JP7302865B2 - Method for inducing immature oocytes and method for producing mature oocytes - Google Patents
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Description
本発明は、未成熟卵母細胞の誘導方法及び成熟卵母細胞の作製方法に関する。 The present invention relates to a method for deriving immature oocytes and a method for producing mature oocytes.
哺乳動物において、一細胞からの個体発生能として定義される全能性は単細胞に備わる特別な性質である。しかしながら、こうした全能性を形成するメカニズムは、不妊治療等の社会的要望が強い分野にも関わらず、難航している。その原因は、胎児卵巣で進行する卵形成過程を体外で再現できないことにある。 In mammals, totipotency, defined as the ontogenic potential from a single cell, is a special property of single cells. However, the mechanism that forms such omnipotence has been difficult despite strong social demand in fields such as fertility treatment. The reason for this is that the oogenesis process that proceeds in the fetal ovary cannot be reproduced in vitro.
発明者らはこれまでにマウス多能性幹細胞から卵母細胞を再構築するインビトロ培養系を開発している。具体的には、マウスES細胞又はiPS細胞をBMP4等の液性因子を含む培地を用いて始原生殖細胞様細胞(PGCLCs)に分化誘導し、得られたPGCLCsを卵巣体細胞と混合させて再構築卵巣を作製する。次いで、該再構築卵巣においてPGCLCsから第2減数分裂中期卵の形成までの期間を「in vitro分化期間」、「in vitro成長期間」及び「in vitro成熟期間」の3つの期間に分割し、それぞれの培養期間において、2次卵胞、卵核胞期卵、第2減数分裂中期卵を得るために最適な培養条件を確立している(例えば、非特許文献1等参照)。
The inventors have so far developed an in vitro culture system for reconstructing oocytes from mouse pluripotent stem cells. Specifically, mouse ES cells or iPS cells are differentiated into primordial germ cell-like cells (PGCLCs) using a medium containing humoral factors such as BMP4, and the resulting PGCLCs are mixed with ovarian somatic cells and regenerated. Create a construct ovary. Then, the period from PGCLCs to formation of the second meiotic metaphase egg in the reconstructed ovary is divided into three periods, "in vitro differentiation period", "in vitro growth period" and "in vitro maturation period", each In the culture period of , we have established optimal culture conditions for obtaining secondary follicles, germinal vesicle stage eggs, and second meiotic metaphase eggs (see, for example, Non-Patent
しかしながら、非特許文献1に記載の方法では、マウス多能性幹細胞から原始卵胞の卵母細胞を得るために、3週間以上4週間以下程度の期間が必要であり、また、霊長類やその他大型哺乳動物において多能性幹細胞から卵母細胞をインビトロ培養系で作製するためには1年以上の培養が必要になることが見込まれている。
However, the method described in
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、従来よりも短期間の培養で簡便に多能性幹細胞等の卵母細胞への分化能を有する細胞から未成熟卵母細胞を誘導する方法を提供する。また、従来よりも短期間の培養で簡便に多能性幹細胞等の卵母細胞への分化能を有する細胞から成熟卵母細胞を作製する方法を提供する。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and is capable of inducing immature oocytes from cells having the ability to differentiate into oocytes such as pluripotent stem cells in a shorter period of culture than in the past. provide a way to Also provided is a method for easily producing mature oocytes from cells having the ability to differentiate into oocytes, such as pluripotent stem cells, in a shorter period of culture than conventionally.
発明者らは、上記目的を達成すべく鋭意研究を重ねた結果、卵母細胞の形成に関与する特定の遺伝子を多能性幹細胞に導入し5日間以上10日間以下程度の短期間培養することで未成熟卵母細胞に分化誘導できることを見出し、本発明を完成するに至った。 As a result of intensive research to achieve the above object, the inventors have found that a specific gene involved in the formation of oocytes is introduced into pluripotent stem cells and cultured for a short period of time of 5 days or more and 10 days or less. The inventors have found that differentiation can be induced into immature oocytes in , and have completed the present invention.
すなわち、本発明は、以下の態様を含む。
本発明の第1態様に係る未成熟卵母細胞の誘導方法は、FIGLA、NOBOX、LHX8及びTBPL2からなる4種類の遺伝子、又はそれらの転写物若しくは発現タンパク質を多能性幹細胞、エピブラスト様細胞及び始原生殖細胞からなる群より選ばれる少なくとも1種の細胞に導入することを含む。
上記第1態様に係る未成熟卵母細胞の誘導方法は、FIGLA、NOBOX、LHX8及びTBPL2からなる4種類の遺伝子を前記細胞に導入することを含んでもよい。
上記第1態様に係る未成熟卵母細胞の誘導方法は、STAT3の遺伝子、又はその転写物若しくは発現タンパク質を前記細胞に更に導入することを含んでもよい。
上記第1態様に係る未成熟卵母細胞の誘導方法は、SOHLH1、SUB1及びDYNLL1からなる群より選ばれる1種以上の遺伝子、又はそれらの転写物若しくは発現タンパク質を前記細胞に更に導入することを含んでもよい。
上記第1態様に係る未成熟卵母細胞の誘導方法は、SOHLH1、SUB1及びDYNLL1からなる3種類の遺伝子を前記細胞に更に導入することを含んでもよい。
前記細胞が多能性幹細胞であってもよい。
上記第1態様に係る未成熟卵母細胞の誘導方法において、前記遺伝子の発現が発現誘導物質の存在により誘導されるように制御されており、
前記導入後に、前記細胞を増殖させることと、
前記増殖後に、前記発現誘導物質を培地に添加し、前記遺伝子の発現を誘導することと、をさらに含んでもよい。
That is, the present invention includes the following aspects.
The method for inducing immature oocytes according to the first aspect of the present invention comprises four types of genes consisting of FIGLA, NOBOX, LHX8 and TBPL2, or their transcripts or expressed proteins, in pluripotent stem cells and epiblast-like cells. and introducing into at least one cell selected from the group consisting of primordial germ cells.
The method for inducing immature oocytes according to the first aspect may include introducing four types of genes consisting of FIGLA, NOBOX, LHX8 and TBPL2 into the cells.
The method for inducing an immature oocyte according to the first aspect may further include introducing a STAT3 gene, or its transcript or expressed protein into the cell.
The method for inducing immature oocytes according to the first aspect further comprises introducing into the cell one or more genes selected from the group consisting of SOHLH1, SUB1 and DYNLL1, or transcripts or expressed proteins thereof. may contain.
The method for inducing immature oocytes according to the first aspect may further include introducing three types of genes consisting of SOHLH1, SUB1 and DYNLL1 into the cells.
The cells may be pluripotent stem cells.
In the method for inducing immature oocytes according to the first aspect, the expression of the gene is controlled to be induced by the presence of an expression inducer,
Proliferating said cells after said introduction;
After the growth, the method may further include adding the expression-inducing substance to the medium to induce the expression of the gene.
本発明の第2態様に係る成熟卵母細胞の作製方法は、
FIGLA、NOBOX、LHX8及びTBPL2からなる4種類の遺伝子、又はそれらの転写物若しくは発現タンパク質を多能性幹細胞及び始原生殖細胞からなる群より選ばれる少なくとも1種の細胞に導入することと、
導入後の前記細胞及び卵巣体細胞を共培養することと、
を含む。
上記第2態様に係る成熟卵母細胞の作製方法は、STAT3の遺伝子、又はその転写物若しくは発現タンパク質を前記細胞に更に導入することを含んでもよい。
A method for producing a mature oocyte according to the second aspect of the present invention comprises:
introducing four types of genes consisting of FIGLA, NOBOX, LHX8 and TBPL2, or their transcripts or expressed proteins into at least one cell selected from the group consisting of pluripotent stem cells and primordial germ cells;
co-culturing the cells and ovarian somatic cells after introduction;
including.
The method for producing a mature oocyte according to the second aspect may further include introducing a STAT3 gene, or its transcript or expressed protein into the cell.
上記態様の未成熟卵母細胞の誘導方法によれば、従来よりも短期間の培養で簡便に多能性幹細胞等の卵母細胞への分化能を有する細胞から未成熟卵母細胞を誘導することができる。上記態様の成熟卵母細胞の作製方法によれば、従来よりも短期間の培養で簡便に多能性幹細胞等の卵母細胞への分化能を有する細胞から成熟卵母細胞を大量に作製することができる。 According to the method for inducing immature oocytes of the above aspect, immature oocytes are induced from cells having the ability to differentiate into oocytes such as pluripotent stem cells in a shorter period of culture than conventionally. be able to. According to the method for producing mature oocytes of the above aspect, a large amount of mature oocytes are produced from cells having the ability to differentiate into oocytes such as pluripotent stem cells in a shorter period of culture than conventionally. be able to.
<未成熟卵母細胞の誘導方法>
一実施形態において、本発明は、FIGLA、NOBOX、LHX8及びTBPL2からなる4種類の遺伝子、又はそれらの転写物若しくは発現タンパク質を多能性幹細胞、エピブラスト様細胞及び始原生殖細胞からなる群より選ばれる少なくとも1種の細胞(以下、これらの細胞を総じて「卵母細胞への分化能を有する細胞」と称する場合がある)に導入することを含む、未成熟卵母細胞の誘導方法を提供する。
<Method for inducing immature oocytes>
In one embodiment, the present invention selects four types of genes consisting of FIGLA, NOBOX, LHX8 and TBPL2, or their transcripts or expressed proteins, from the group consisting of pluripotent stem cells, epiblast-like cells and primordial germ cells. A method for inducing immature oocytes, comprising introducing into at least one type of cell (hereinafter these cells may be collectively referred to as "cells capable of differentiating into oocytes") .
従来の方法では、マウスの場合に、in vitroで多能性幹細胞から未成熟卵母細胞まで分化誘導するために、1か月弱程度の時間を要し、また、in vitroで始原生殖細胞から未成熟卵母細胞まで分化誘導するために、約11日程度要していた。これに対して、本実施形態の未成熟卵母細胞の誘導方法では、多能性幹細胞等の卵母細胞への分化能を有する細胞に上記4種類の遺伝子を導入し、5日間以上10日間以下程度の短期間培養することで、未成熟卵母細胞に分化誘導することができる。さらにヒトの場合は、生体では始原生殖細胞から未成熟卵母細胞まで分化誘導するために、9ヶ月以上の期間を有するが、本実施形態の未成熟卵母細胞の誘導方法を用いることで、当該期間を劇的に短縮することができる。 According to the conventional method, in the case of mice, it takes about a little less than one month to induce differentiation from pluripotent stem cells to immature oocytes in vitro. It took about 11 days to induce differentiation to immature oocytes. On the other hand, in the method for inducing immature oocytes of the present embodiment, the four types of genes described above are introduced into cells having the ability to differentiate into oocytes such as pluripotent stem cells, and the cells are incubated for 5 to 10 days. Differentiation into immature oocytes can be induced by culturing for a short period of time as follows. Furthermore, in the case of humans, it takes 9 months or more to induce differentiation from primordial germ cells to immature oocytes in vivo. The period can be shortened dramatically.
また、従来の方法では、多能性幹細胞からPGCLCsに分化誘導し、該PGCLCsをさらに未成熟卵母細胞に分化誘導するために、培養条件の異なる少なくとも2段階の工程を経る必要があった。これに対して、本実施形態の未成熟卵母細胞の誘導方法では、多能性幹細胞を未成熟卵母細胞に直接分化誘導することができる。 Moreover, in the conventional method, it was necessary to go through at least two steps with different culture conditions in order to induce the differentiation of pluripotent stem cells into PGCLCs and further induce the differentiation of the PGCLCs into immature oocytes. In contrast, in the method for inducing immature oocytes of the present embodiment, pluripotent stem cells can be directly induced to differentiate into immature oocytes.
なお、本明細書において、「未成熟卵母細胞」とは、卵胞成長を経ていない1次卵母細胞(primary oocyte)のことである。未成熟卵母細胞は、必ずしも卵胞構造をとる必要はない。また、未成熟卵母細胞では、後述する実施例に示すように、卵母細胞マーカーであるStella遺伝子やPadi6遺伝子等の一部の母性効果遺伝子を発現している。
また、本明細書において、「卵胞」とは、卵母細胞とそれを取り巻く体細胞(顆粒膜細胞及び莢膜細胞)とからなるものである。
本実施形態の未成熟卵母細胞の誘導方法について、以下に詳細を説明する。
As used herein, the term "immature oocyte" refers to a primary oocyte that has not undergone follicular growth. An immature oocyte does not necessarily have to adopt a follicular structure. In immature oocytes, some maternal effect genes such as the Stella gene and the Padi6 gene, which are oocyte markers, are expressed as shown in Examples described later.
In the present specification, the term "follicle" is composed of an oocyte and somatic cells (granulosa cells and capsule cells) surrounding it.
The method for inducing immature oocytes of this embodiment will be described in detail below.
[卵母細胞形成遺伝子]
多能性幹細胞等の卵母細胞への分化能を有する細胞への導入に用いられる卵母細胞形成遺伝子は、発明者らがこれまで卵母細胞系列における遺伝子の発現動態をRNAシークエンシング(RNA-Seq)解析を行なうことで同定したものである。卵母細胞形成遺伝子として具体的には、例えば、FIGLA、NOBOX、SOHLH1、LHX8、SUB1、STAT3、TBPL2、DYNLL1等が挙げられる。後述の実施例に示すように、FIGLA、NOBOX、LHX8及びTBPL2からなる4種類の遺伝子が多能性幹細胞から未成熟卵母細胞への誘導に特に重要である。よって、上述の卵母細胞形成遺伝子の中でも、少なくともFIGLA、NOBOX、LHX8及びTBPL2からなる4種類の遺伝子又はそれらの転写物若しくは発現タンパク質を細胞に導入することで、卵母細胞への分化能を有する細胞を未成熟卵母細胞に誘導することができる。
[Oocyte formation gene]
Oocyte formation genes used for introduction into cells that have the potential to differentiate into oocytes such as pluripotent stem cells have been studied by the inventors by RNA sequencing (RNA -Seq) was identified by performing analysis. Specific examples of oocyte formation genes include FIGLA, NOBOX, SOHLH1, LHX8, SUB1, STAT3, TBPL2, and DYNLL1. As shown in the examples below, four genes consisting of FIGLA, NOBOX, LHX8 and TBPL2 are particularly important for the induction of immature oocytes from pluripotent stem cells. Therefore, among the above-described oocyte-forming genes, at least four genes consisting of FIGLA, NOBOX, LHX8, and TBPL2, or their transcripts or expressed proteins, can be introduced into cells to enhance the ability to differentiate into oocytes. Cells with cytoplasm can be induced into immature oocytes.
また、上記4種類の遺伝子又はそれらの転写物若しくは発現タンパク質に加えて、STAT3遺伝子、又はその転写物若しくは発現タンパク質を更に導入することが好ましく、STAT3遺伝子を更に導入することがより好ましい。後述する実施例に示すように、FIGLA、NOBOX、LHX8及びTBPL2に加えて、STAT3を細胞に導入することで、卵母細胞の形成率をより向上させることができる。 In addition to the four types of genes or their transcripts or expressed proteins, it is preferable to further introduce the STAT3 gene, or its transcripts or expressed proteins, and it is more preferable to further introduce the STAT3 gene. As shown in Examples described later, by introducing STAT3 into cells in addition to FIGLA, NOBOX, LHX8 and TBPL2, the oocyte formation rate can be further improved.
また、FIGLA、NOBOX、LHX8、TBPL2及びSTAT3の5種類の遺伝子又はそれらの転写物若しくは発現タンパク質に加えて、さらに、SOHLH1、SUB1及びDYNLL1からなる群より選ばれる1種以上の遺伝子、又はそれらの転写物若しくは発現タンパク質を更に導入することが好ましく、SOHLH1、SUB1及びDYNLL1からなる3種類の遺伝子、又はそれらの転写物若しくは発現タンパク質を更に導入することがより好ましい。後述する実施例に示すように、上記全8種類の遺伝子、又はそれらの転写物若しくは発現タンパク質を細胞に導入することで、卵母細胞への分化能を有する細胞を未成熟卵母細胞により効率よく誘導することができる。 Further, in addition to five types of genes, FIGLA, NOBOX, LHX8, TBPL2 and STAT3, or their transcripts or expressed proteins, one or more genes selected from the group consisting of SOHLH1, SUB1 and DYNLL1, or their It is preferable to further introduce transcripts or expressed proteins, more preferably three types of genes consisting of SOHLH1, SUB1 and DYNLL1, or their transcripts or expressed proteins. As shown in the examples below, by introducing all of the above eight types of genes, or their transcripts or expressed proteins into cells, cells capable of differentiating into oocytes are more efficiently transformed into immature oocytes. can be guided well.
なお、FIGLA遺伝子は、複数の卵母細胞特異的遺伝子(卵胞形成に関与する遺伝子及び透明帯(ZP1、ZP2及びZP3)をコードする遺伝子を含む)を調節する塩基性ヘリックス-ループ-ヘリックス(bHLH)転写因子をコードしている。転写因子FIGLAは、ZP(ZP1、ZP2及びZP3)プロモーターのE-box(5’-CANNTG-3’)に結合する。FIGLAに関連した疾患としては、例えば、早発卵巣不全(6型)、仮性半陰陽等が挙げられる。FIGLAの遺伝子オントロジー(GO)アノテーションには、配列特異的DNA結合性及びタンパク質二量体化活性が含まれる。FIGLAの重要なパラログは、SCXである。FIGLAは、Folliculogenesis Specific BHLH Transcription Factor、Factor In The Germline Alpha、Folliculogenesis-Specific Basic Helix-Loop-Helix Protein、Transcription Factor FIGa、BHLHC8(BHLHc8)、Folliculogenesis Specific Basic Helix-Loop-Helix、FIGALPHA(FIGalpha)、POF6とも呼ばれる。 It should be noted that the FIGLA gene is a basic helix-loop-helix (bHLH ) encode transcription factors. The transcription factor FIGLA binds to the E-box (5'-CANNTG-3') of the ZP (ZP1, ZP2 and ZP3) promoters. Diseases associated with FIGLA include, for example, premature ovarian failure (type 6), pseudohermaphroditism, and the like. Gene Ontology (GO) annotations of FIGLA include sequence-specific DNA binding and protein dimerization activities. An important paralog of FIGLA is SCX. FIGLA stands for Folliculogenesis Specific BHLH Transcription Factor, Factor In The Germline Alpha, Folliculogenesis-Specific Basic Helix-Loop-Helix Protein, Transcription F actor FIGa, BHLHC8 (BHLHc8), Folliculogenesis Specific Basic Helix-Loop-Helix, FIGALPHA (FIGalpha), POF6 Also called
FIGLA遺伝子等の卵母細胞形成遺伝子の塩基配列、該遺伝子のmRNAの塩基配列、及び該遺伝子がコードしているタンパク質のアミノ酸配列の情報は、Genbank等のデータベースから入手できる。 Information on the base sequences of oocyte formation genes such as the FIGLA gene, the base sequences of the mRNAs of the genes, and the amino acid sequences of the proteins encoded by the genes can be obtained from databases such as Genbank.
ヒトFIGLA遺伝子の塩基配列は、例えば、Genbankの「Gene ID:344018」として開示されている。ヒトFIGLA遺伝子のmRNAの塩基配列は、例えば、Genbankのアクセッション番号NM_001004311として開示されている。ヒトFIGLAのアミノ酸配列はGenbankのアクセッション番号NP_001004311として開示されている。 The base sequence of the human FIGLA gene is disclosed, for example, in Genbank as "Gene ID: 344018". The nucleotide sequence of the mRNA of the human FIGLA gene is disclosed, for example, as Genbank accession number NM_001004311. The amino acid sequence of human FIGLA is disclosed in Genbank under accession number NP_001004311.
マウスFIGLA遺伝子の塩基配列は、例えば、Genbankの「Gene ID:26910」として開示されている。マウスFIGLA遺伝子のmRNAの塩基配列は、例えば、Genbankのアクセッション番号NM_012013として開示されている。マウスFIGLAのアミノ酸配列はGenbankのアクセッション番号NP_036143として開示されている。 The nucleotide sequence of the mouse FIGLA gene is disclosed, for example, in Genbank as "Gene ID: 26910". The nucleotide sequence of the mRNA of the mouse FIGLA gene is disclosed, for example, as Genbank Accession No. NM — 012013. The amino acid sequence of mouse FIGLA is disclosed in Genbank under accession number NP_036143.
NOBOX遺伝子は、卵形成に関与する転写因子をコードしている。NOBOXに関連した疾患としては、例えば、早発卵巣不全(5型)等が挙げられる。NOBOXのGOアノテーションには、DNA結合性転写因子活性及びRNAポリメラーゼII近傍プロモーター配列特異的なDNA結合性が含まれる。具体的には、「5’-TAATTG-3’」、「5’-TAGTTG-3’」及び「5’-TAATTA-3’」等の塩基配列に好ましく結合する。NOBOXの重要なパラログは、UNCXである。NOBOXは、NOBOX Oogenesis Homeobox、Homeobox Protein NOBOX、Newborn Ovary Homeobox-Encoding Gene、Newborn Ovary Homeobox-Encoding、TCAG_12042、OG-2(OG2)、OG2X、POF5とも呼ばれる。 NOBOX genes encode transcription factors involved in oogenesis. Diseases associated with NOBOX include, for example, premature ovarian failure (type 5). NOBOX GO annotations include DNA binding transcription factor activity and RNA polymerase II near-promoter sequence-specific DNA binding. Specifically, it preferably binds to nucleotide sequences such as "5'-TAATTG-3'", "5'-TAGTTG-3'" and "5'-TAATTA-3'". An important paralog of NOBOX is UNCX. NOBOX is NOBOX Oogenesis Homeobox, Homeobox Protein NOBOX, Newborn Ovary Homeobox-Encoding Gene, Newborn Ovary Homeobox-Encoding, TCAG_12042, OG-2 (OG 2), also called OG2X, POF5.
ヒトNOBOX遺伝子の塩基配列は、例えば、Genbankの「Gene ID:135935」として開示されている。ヒトNOBOX遺伝子のmRNAの塩基配列は、例えば、Genbankのアクセッション番号NM_001080413、XM_001134420として開示されている。ヒトNOBOXのアミノ酸配列はGenbankのアクセッション番号NP_001073882、XP_001134420として開示されている。 The base sequence of the human NOBOX gene is disclosed, for example, in Genbank as "Gene ID: 135935". The nucleotide sequence of the mRNA of the human NOBOX gene is disclosed, for example, under Genbank accession numbers NM_001080413 and XM_001134420. The amino acid sequence of human NOBOX is disclosed in Genbank under accession numbers NP_001073882, XP_001134420.
マウスNOBOX遺伝子の塩基配列は、例えば、Genbankの「Gene ID:18291」として開示されている。マウスNOBOX遺伝子のmRNAの塩基配列は、例えば、Genbankのアクセッション番号NM_130869として開示されている。マウスNOBOXのアミノ酸配列はGenbankのアクセッション番号NP_570939として開示されている。 The nucleotide sequence of the mouse NOBOX gene is disclosed, for example, as “Gene ID: 18291” in Genbank. The nucleotide sequence of the mRNA of the mouse NOBOX gene is disclosed, for example, as Genbank accession number NM_130869. The amino acid sequence of mouse NOBOX is disclosed in Genbank under accession number NP_570939.
SOHLH1遺伝子は、精子形成、卵形成及び卵胞形成に必須の生殖巣特異的な転写因子の一つであり、塩基性ヘリックス-ループ-ヘリックス(bHLH)転写因子をコードしている。SOHLH1は第1減数分裂に影響を与えずに卵母細胞の分化を調整する役割を有する。SOHLH1に関連した疾患としては、例えば、非閉塞性無精子症、卵巣形成不全等が挙げられる。SOHLH1のGOアノテーションには、DNA結合性転写因子活性及びタンパク質二量体化活性が含まれる。SOHLH1遺伝子の重要なパラログは、SOHLH2である。SOHLH1は、Spermatogenesis And Oogenesis Specific Basic Helix-Loop-Helix 1、Spermatogenesis-And Oogenesis-Specific Basic Helix-Loop-Helix-Containing Protein 1、Spermatogenesis Associated 27、C9orf157、NOHLH、TEB2、Chromosome 9 Open Reading Frame 157、Newborn Ovary Helix Loop Helix、BA100C15.3、SPATA27、BHLHe80、SPGF32、ODG5とも呼ばれる。
The SOHLH1 gene is one of the gonad-specific transcription factors essential for spermatogenesis, oogenesis and folliculogenesis, and encodes a basic helix-loop-helix (bHLH) transcription factor. SOHLH1 has a role in regulating oocyte differentiation without affecting meiosis I. Diseases associated with SOHLH1 include, for example, non-obstructive azoospermia and ovarian hypoplasia. GO annotations of SOHLH1 include DNA-binding transcription factor activity and protein dimerization activity. An important paralog of the SOHLH1 gene is SOHLH2. SOHLH1 is Spermatogenesis And Oogenesis Specific Basic Helix-Loop-
ヒトSOHLH1遺伝子の塩基配列は、例えば、Genbankの「Gene ID:402381」として開示されている。ヒトSOHLH1遺伝子のmRNAの塩基配列は、例えば、Genbankのアクセッション番号NM_001012415、XM_497082として開示されている。ヒトSOHLH1のアミノ酸配列はGenbankのアクセッション番号NP_001012415、XP_497082として開示されている。 The nucleotide sequence of the human SOHLH1 gene is disclosed, for example, in Genbank as “Gene ID: 402381”. The nucleotide sequence of the mRNA of the human SOHLH1 gene is disclosed, for example, under Genbank accession numbers NM_001012415 and XM_497082. The amino acid sequence of human SOHLH1 is disclosed under Genbank accession numbers NP_001012415, XP_497082.
マウスSOHLH1遺伝子の塩基配列は、例えば、Genbankの「Gene ID:227631」として開示されており、マウスSOHLH1遺伝子のmRNAの塩基配列は、例えば、Genbankのアクセッション番号NM_001001714、XM_130180として開示されており、マウスSOHLH1のアミノ酸配列はGenbankのアクセッション番号NP_001001714、XP_130180として開示されている。 The nucleotide sequence of the mouse SOHLH1 gene is disclosed, for example, in Genbank as "Gene ID: 227631", and the nucleotide sequence of the mRNA of the mouse SOHLH1 gene is disclosed, for example, in Genbank under accession numbers NM_001001714 and XM_130180. The amino acid sequence of mouse SOHLH1 is disclosed in Genbank under accession numbers NP_001001714, XP_130180.
LHX8は、LIMホメオボックスファミリーのタンパク質のメンバーであり、様々な組織のパターン形成及び分化に関与している。LIMホメオボックスファミリーのタンパク質は、DNA結合ホメオドメインに加えて、LIMドメインとして知られている、2つのタンデムに反復したシステインに富んだダブルジンクフィンガーモチーフを含む。LIMホメオボックスファミリーのタンパク質は、歯の形態形成、卵形成及びニューロン分化に関与する転写因子である。LHX8遺伝子に関連した疾患としては、例えば、口蓋裂、歯牙腫等が挙げられる。LHX8は、LIM Homeobox 8、LIM/Homeobox Protein Lhx8、LIM-Homeodomain Protein Lhx8、LIM Homeobox Protein 8、LHX7とも呼ばれる。
LHX8 is a member of the LIM homeobox family of proteins and is involved in patterning and differentiation of various tissues. The LIM homeobox family of proteins contains, in addition to the DNA-binding homeodomain, two tandemly repeated cysteine-rich double zinc finger motifs known as LIM domains. The LIM homeobox family of proteins are transcription factors involved in tooth morphogenesis, oogenesis and neuronal differentiation. Diseases associated with the LHX8 gene include, for example, cleft palate and odontoma. LHX8 is also called
ヒトLHX8遺伝子の塩基配列は、例えば、Genbankの「Gene ID:431707」として開示されている。ヒトLHX8遺伝子のmRNAの塩基配列は、例えば、Genbankのアクセッション番号NM_001001933、XM_086344、NM_001256114、XM_017001316、XM_017001317として開示されている。ヒトLHX8のアミノ酸配列はGenbankのアクセッション番号NP_001001933、XP_086344、NP_001243043、XP_016856805、XP_016856806として開示されている。 The nucleotide sequence of the human LHX8 gene is disclosed, for example, in Genbank as “Gene ID: 431707”. The nucleotide sequence of the mRNA of the human LHX8 gene is disclosed, for example, under Genbank accession numbers NM_001001933, XM_086344, NM_001256114, XM_017001316, and XM_017001317. The amino acid sequence of human LHX8 is disclosed in Genbank under accession numbers NP_001001933, XP_086344, NP_001243043, XP_016856805, XP_016856806.
マウスLHX8遺伝子の塩基配列は、例えば、Genbankの「Gene ID:16875」として開示されている。マウスLHX8遺伝子のmRNAの塩基配列は、例えば、Genbankのアクセッション番号NM_010713、XM_006501072、XM_017319470として開示されている。マウスLHX8のアミノ酸配列はGenbankのアクセッション番号NP_034843、XP_006501135、XP_017174959として開示されている。 The nucleotide sequence of the mouse LHX8 gene is disclosed, for example, as "Gene ID: 16875" in Genbank. The nucleotide sequence of the mRNA of the mouse LHX8 gene is disclosed, for example, under Genbank accession numbers NM_010713, XM_006501072, and XM_017319470. The amino acid sequence of mouse LHX8 is disclosed in Genbank under accession numbers NP_034843, XP_006501135, XP_017174959.
SUB1遺伝子は、転写調節因子をコードする遺伝子である。SUB1は、TAFと協調して機能し、上流のアクチベーター及び一般的な転写機能間の機能的相互作用を仲介するコアクチベーターとして働く。SUB1に関連する疾患としては、例えば、爪白癬等が挙げられる。SUB1のGOアノテーションには、一本鎖DNA結合性が含まれる。SUB1は、SUB1 Homolog, Transcriptional Regulator、Positive Cofactor 4、Activated RNA Polymerase II Transcriptional Coactivator P15、PC4、P14、Activated RNA Polymerase II Transcription Cofactor 4、RPO2TC1、P15とも呼ばれる。
The SUB1 gene is a gene that encodes a transcriptional regulator. SUB1 functions in concert with TAFs and acts as a coactivator that mediates functional interactions between upstream activators and general transcriptional functions. Diseases associated with SUB1 include, for example, tinea unguium. The GO annotation of SUB1 includes single-stranded DNA binding. SUB1 is SUB1 Homolog, Transcriptional Regulator,
ヒトSUB1遺伝子の塩基配列は、例えば、Genbankの「Gene ID:10923」として開示されている。ヒトSUB1遺伝子のmRNAの塩基配列は、例えば、Genbankのアクセッション番号NM_006713、XM_017008986、XM_017008987、XM_011513944として開示されている。ヒトSUB1のアミノ酸配列はGenbankのアクセッション番号NP_006704、XP_016864475、XP_016864476、XP_011512246として開示されている。 The nucleotide sequence of the human SUB1 gene is disclosed, for example, in Genbank under “Gene ID: 10923”. The nucleotide sequence of the mRNA of the human SUB1 gene is disclosed, for example, as Genbank accession numbers NM_006713, XM_017008986, XM_017008987, and XM_011513944. The amino acid sequence of human SUB1 is disclosed in Genbank under accession numbers NP_006704, XP_016864475, XP_016864476, XP_011512246.
マウスSUB1遺伝子の塩基配列は、例えば、Genbankの「Gene ID:20024」として開示されている。マウスSUB1遺伝子のmRNAの塩基配列は、例えば、Genbankのアクセッション番号NM_011294、XM_006520042として開示されている。マウスSUB1のアミノ酸配列はGenbankのアクセッション番号NP_035424、XP_006520105として開示されている。 The nucleotide sequence of the mouse SUB1 gene is disclosed, for example, as “Gene ID: 20024” in Genbank. The nucleotide sequence of the mRNA of the mouse SUB1 gene is disclosed, for example, under Genbank accession numbers NM_011294 and XM_006520042. The amino acid sequence of mouse SUB1 is disclosed in Genbank under accession numbers NP_035424, XP_006520105.
STAT3は、STATタンパク質ファミリーメンバーである。STATタンパク質ファミリーは、インターフェロン(IFN)、上皮成長因子(EGF)、インターロイキン5(IL5)、インターロイキン6(IL6)、肝細胞増殖因子(HGF)、白血病抑制因子(LIF)、骨形成タンパク質2(BMP2)等のサイトカイン及び成長因子に応答して、受容体関連キナーゼにリン酸化され、次いで、ホモ又はヘテロダイマーを形成し、それらが転写活性因子として作用する細胞核に移行し、細胞増殖やアポトーシス等の多くの細胞プロセスにおいて重要な役割を果たしている。STAT3に関連する疾患としては、例えば、幼児期発症多臓器性自己免疫疾患、常染色体優性の高IgE症候群等が挙げられる。STAT3のGOアノテーションには、DNA結合性転写因子活性及び配列特異的DNA結合性が含まれる。STAT3遺伝子の重要なパラログはSTAT1である。STAT3は、Signal Transducer And Activator Of Transcription3、Acute-Phase Response Factor、APRF、Signal Transducer And Activator Of Transcription 3、DNA-Binding Protein APRF、ADMIO1、ADMIO、HIESとも呼ばれる。
STAT3 is a STAT protein family member. The STAT protein family includes interferon (IFN), epidermal growth factor (EGF), interleukin 5 (IL5), interleukin 6 (IL6), hepatocyte growth factor (HGF), leukemia inhibitory factor (LIF), bone
ヒトSTAT3遺伝子の塩基配列は、例えば、Genbankの「Gene ID:6774」として開示されている。ヒトSTAT3遺伝子のmRNAの塩基配列は、例えば、Genbankのアクセッション番号NM_001369512、NM_001369513、NM_001369514、NM_001369516、NM_001369517、NM_001369518、NM_001369519、NM_001369520、NM_003150、NM_139276、NM_213662、XM_017024973、XM_011525146、XM_011525145、XM_017024972、XM_005257617、XM_005257616、XM_017024975、XM_024450896、XM_017024974、XM_017024976として開示されている。ヒトSTAT3のアミノ酸配列はGenbankのアクセッション番号NP_001356441、NP_001356442、NP_001356443、NP_001356445、NP_001356446、NP_001356447、NP_001356448、NP_001356449、NP_003141、NP_644805、NP_998827、XP_016880462、XP_011523448、XP_011523447、XP_016880461、XP_005257674、XP_005257673、XP_016880464、XP_024306664、XP_016880463、XP_016880465として開示されている。 The nucleotide sequence of the human STAT3 gene is disclosed, for example, as "Gene ID: 6774" in Genbank. The base sequences of the mRNAs of the human STAT3 gene are, for example, Genbank Accession Nos. 369520, NM_003150, NM_139276, NM_213662, XM_017024973, XM_011525146, XM_011525145, XM_017024972, XM_005257617, XM_005257616 , XM_017024975, XM_024450896, XM_017024974, XM_017024976. The amino acid sequence of human STAT3 is Genbank Accession Nos. NP_003141, NP_644805, NP_998827, XP_016880462, XP_011523448, XP_011523447, XP_016880461, XP_005257674, XP_005257673, XP_016880464, XP _024306664, XP_016880463 , XP_016880465.
マウスSTAT3遺伝子の塩基配列は、例えば、Genbankの「Gene ID:20848」として開示されている。マウスSTAT3遺伝子のmRNAの塩基配列は、例えば、Genbankのアクセッション番号NM_011486、NM_213659、NM_213660、XM_011248846、XM_017314401として開示されている。マウスSTAT3のアミノ酸配列はGenbankのアクセッション番号NP_035616、NP_998824、NP_998825、XP_011247148、XP_017169890として開示されている。 The nucleotide sequence of the mouse STAT3 gene is disclosed, for example, in Genbank under “Gene ID: 20848”. The nucleotide sequences of the mRNAs of the mouse STAT3 gene are disclosed, for example, under Genbank accession numbers NM_011486, NM_213659, NM_213660, XM_011248846, and XM_017314401. The amino acid sequence of mouse STAT3 is disclosed in Genbank under accession numbers NP_035616, NP_998824, NP_998825, XP_011247148, XP_017169890.
TBPL2遺伝子は、TATAボックス結合タンパク質様2をコードする遺伝子である。TBPL2は、筋芽細胞の筋細胞への分化を誘導するために、TAF3と複合体を形成する転写因子であり、該複合体は、分化の初期段階で特定のプロモーターにおいてTFIIDを置換する。TBPL2に関連する疾患としては、例えば、網膜色素変性等が挙げられる。TBPL2のGOアノテーションには、DNA結合性転写因子活性が含まれる。TBPL2遺伝子の重要なパラログはTBPである。TBPL2は、TATA-Box Binding Protein Like 2、TATA Box-Binding Protein-Related Factor 3、TATA Box-Binding Protein-Like Protein 2、TBP-Related Factor 3、TBP-Like Protein 2、TBP2、TRF3とも呼ばれる。
The TBPL2 gene is a gene that encodes TATA-box binding protein-like 2. TBPL2 is a transcription factor that forms a complex with TAF3 to induce differentiation of myoblasts into muscle cells, and the complex displaces TFIID in specific promoters early in differentiation. Diseases associated with TBPL2 include, for example, retinitis pigmentosa. The GO annotation of TBPL2 includes a DNA-binding transcription factor activity. An important paralog of the TBPL2 gene is TBP. TBPL2 is TATA-Box Binding Protein-Like 2, TATA Box-Binding Protein-
ヒトTBPL2遺伝子の塩基配列は、例えば、Genbankの「Gene ID:387332」として開示されている。ヒトTBPL2遺伝子のmRNAの塩基配列は、例えば、Genbankのアクセッション番号NM_199047として開示されている。ヒトTBPL2のアミノ酸配列はGenbankのアクセッション番号NP_950248として開示されている。 The nucleotide sequence of the human TBPL2 gene is disclosed, for example, as "Gene ID: 387332" in Genbank. The nucleotide sequence of the mRNA of the human TBPL2 gene is disclosed, for example, as Genbank Accession No. NM_199047. The amino acid sequence of human TBPL2 is disclosed in Genbank under accession number NP_950248.
マウスTBPL2遺伝子の塩基配列は、例えば、Genbankの「Gene ID:227606」として開示されている。マウスTBPL2遺伝子のmRNAの塩基配列は、例えば、Genbankのアクセッション番号NM_001289689、NM_199059として開示されている。マウスTBPL2のアミノ酸配列はGenbankのアクセッション番号NP_001276618、NP_951014として開示されている。 The nucleotide sequence of the mouse TBPL2 gene is disclosed, for example, in Genbank as “Gene ID: 227606”. The nucleotide sequence of the mRNA of the mouse TBPL2 gene is disclosed, for example, under Genbank accession numbers NM_001289689 and NM_199059. The amino acid sequence of mouse TBPL2 is disclosed under Genbank accession numbers NP_001276618, NP_951014.
DYNLL1遺伝子は、分子量約1200kDaの酵素複合体である細胞質ダイニンを構成するタンパク質のうち、軽鎖に分類されるタンパク質をコードする遺伝子である。DYNLL1に関連する疾患としては、例えば、慢性腸管静脈不全等が挙げられる。DYNLL1のGOアノテーションには、タンパク質ホモ二量体化活性及びタンパク質ドメイン特異的結合性が含まれる。DYNLL1遺伝子の重要なパラログはDYNLL2である。DYNLL1は、Dynein Light Chain LC8-Type 1、Protein Inhibitor Of Neuronal Nitric Oxide Synthase、Dynein, Cytoplasmic, Light Polypeptide 1、Dynein Light Chain 1, Cytoplasmic、8 KDa Dynein Light Chain、DNCLC1、DNCL1、DLC1、DLC8、PIN、Cytoplasmic Dynein Light Polypeptide、Hdlc1(HDLC1)、LC8a、LC8とも呼ばれる。
The DYNLL1 gene is a gene that encodes a protein classified as a light chain among proteins that constitute cytoplasmic dynein, which is an enzyme complex with a molecular weight of about 1200 kDa. Diseases associated with DYNLL1 include, for example, chronic intestinal venous insufficiency. GO annotations of DYNLL1 include protein homodimerization activity and protein domain-specific binding. An important paralog of the DYNLL1 gene is DYNLL2. DYNLL1 is Dynein Light Chain LC8-
ヒトDYNLL1遺伝子の塩基配列は、例えば、Genbankの「Gene ID:8655」として開示されている。ヒトDYNLL1遺伝子のmRNAの塩基配列は、例えば、Genbankのアクセッション番号NM_001037494、NM_001037495、NM_003746として開示されている。ヒトDYNLL1のアミノ酸配列はGenbankのアクセッション番号NP_001032583、NP_001032584、NP_003737として開示されている。 The nucleotide sequence of the human DYNLL1 gene is disclosed, for example, as "Gene ID: 8655" in Genbank. The nucleotide sequence of the mRNA of the human DYNLL1 gene is disclosed, for example, under Genbank accession numbers NM_001037494, NM_001037495, and NM_003746. The amino acid sequence of human DYNLL1 is disclosed in Genbank under accession numbers NP_001032583, NP_001032584, NP_003737.
マウスDYNLL1遺伝子の塩基配列は、例えば、Genbankの「Gene ID:56455」として開示されている。マウスDYNLL1遺伝子のmRNAの塩基配列は、例えば、Genbankのアクセッション番号NM_019682として開示されている。マウスDYNLL1のアミノ酸配列はGenbankのアクセッション番号NP_062656として開示されている。 The nucleotide sequence of the mouse DYNLL1 gene is disclosed, for example, as “Gene ID: 56455” in Genbank. The nucleotide sequence of the mRNA of the mouse DYNLL1 gene is disclosed, for example, as Genbank Accession No. NM_019682. The amino acid sequence of mouse DYNLL1 is disclosed in Genbank under accession number NP_062656.
[卵母細胞への分化能を有する細胞]
本実施形態の未成熟卵母細胞の誘導方法で用いられる卵母細胞への分化能を有する細胞としては、多能性幹細胞、エピブラスト様細胞(EpiLCs)及び始原生殖細胞からなる群より選ばれる少なくとも1種の細胞であることが好ましい。
[Cells capable of differentiating into oocytes]
Cells capable of differentiating into oocytes used in the method for inducing immature oocytes of the present embodiment are selected from the group consisting of pluripotent stem cells, epiblast-like cells (EpiLCs) and primordial germ cells. At least one type of cell is preferred.
(多能性幹細胞)
本明細書において、「多能性幹細胞」とは、未分化状態を保持したまま増殖できる「自己再生能」と三胚葉系列すべてに分化できる「分化多能性」とを有する未分化細胞を意味する。多能性幹細胞としては、以下に限定されないが、例えば、人工多能性幹細胞(iPS細胞)、胚性幹細胞(ES細胞)、始原生殖細胞に由来する胚性生殖細胞(EG細胞)、精巣組織からのGS(Germline Stem)細胞の樹立培養過程で単離されるmultipotent GS細胞(mGS細胞)、骨髄間葉系細胞から単離されるMuse細胞等が挙げられる。なお、ES細胞は体細胞から核初期化されて生じたES細胞であってもよい。上記に列挙した多能性幹細胞は、それぞれ公知の方法により得ることができる。
(pluripotent stem cells)
As used herein, the term "pluripotent stem cell" means an undifferentiated cell having "self-renewal ability" that can proliferate while maintaining an undifferentiated state and "pluripotency" that can differentiate into all three germ layer lineages. do. Examples of pluripotent stem cells include, but are not limited to, induced pluripotent stem cells (iPS cells), embryonic stem cells (ES cells), embryonic germ cells derived from primordial germ cells (EG cells), and testis tissue. multipotent GS cells (mGS cells) isolated in the process of establishing GS (Germline Stem) cells from cereals, Muse cells isolated from bone marrow mesenchymal cells, and the like. The ES cells may be ES cells generated by nuclear reprogramming from somatic cells. The pluripotent stem cells listed above can be obtained by known methods.
本明細書において、「iPS細胞」とは、分化した体細胞にいくつかの遺伝子を導入することによって様々な組織や器官の細胞へのリプログラミングが可能となった細胞を意味する。本実施形態の未成熟卵母細胞の誘導方法で用いられるiPS細胞は、適当なドナーから採取した体細胞の初代培養細胞由来であってもよく、樹立細胞株由来であってもよい。iPS細胞は、いかなる胚葉系細胞にも分化誘導が可能であることから、iPS細胞の調製に用いる体細胞は、原則的には外胚葉系及び内胚葉系のいずれの胚葉系細胞由来のものであってもよい。侵襲性が低く採取が容易な皮膚、髪の毛、歯肉、血液等の細胞は、iPS細胞の調製に用いる体細胞として好適である。iPS細胞の調製方法については、当該分野で公知の方法に従えばよい。具体的には、例えば、「Okita K. et al., “Generation of germline-competent induced pluripotent stem cells.”, Nature, Vol. 448, p313-317, 2007.」(参考文献1)、「Hamanaka S. et al., “Generation of germline-competent rat induced pluripotent stem cells.”, PLoS One, Vol. 6, Issue 7, e22008, 2011.」(参考文献2)等の公知の文献に記載されている調製方法を利用できる。
As used herein, the term “iPS cells” means cells that have become capable of being reprogrammed into cells of various tissues and organs by introducing several genes into differentiated somatic cells. The iPS cells used in the method for inducing immature oocytes of the present embodiment may be derived from primary cultured somatic cells collected from a suitable donor, or may be derived from an established cell line. Since iPS cells can be induced to differentiate into any germ layer cells, the somatic cells used for the preparation of iPS cells can in principle be derived from either ectodermal or endoderm cells. There may be. Skin cells, hair cells, gingiva cells, blood cells, etc., which are less invasive and can be easily collected, are suitable as somatic cells used for the preparation of iPS cells. A method for preparing iPS cells may be according to a method known in the art. Specifically, for example, “Okita K. et al., “Generation of germline-competent induced pluripotent stem cells.”, Nature, Vol. 448, p313-317, 2007.” (Reference 1), “Hamanaka S et al., “Generation of germline-competent rat induced pluripotent stem cells.”, PLoS One, Vol. 6,
本実施形態の未成熟卵母細胞の誘導方法で用いられるES細胞は、公知の方法により得ることができる。例えば、対象動物の受精卵の胚盤胞から内部細胞塊を採取し、当該内部細胞塊を繊維芽細胞に由来するフィーダー細胞上で培養することによって樹立することができる。その他、体細胞の核を核移植することによって作製された初期胚を培養することによって樹立したES細胞も使用することができる。また、後述する実施例に示すように、ES細胞は、フィーダー細胞を用いずに、2i(2 inhibitor;PD0325901及びCHIR99021)、並びにLIF(Leukemia Inhibitory Factor)を添加した無血清培地で維持培養することができる(参考文献3:「Ying QL et al., “The ground state of embryonic stem cell self-renewal.”, Nature, Vol. 453, No. 7194, p519-523, 2008.」)。 ES cells used in the method for inducing immature oocytes of the present embodiment can be obtained by known methods. For example, it can be established by collecting an inner cell mass from a blastocyst of a fertilized egg of a target animal and culturing the inner cell mass on fibroblast-derived feeder cells. In addition, ES cells established by culturing early embryos produced by nuclear transfer of somatic cell nuclei can also be used. In addition, as shown in Examples described later, ES cells can be maintained and cultured in a serum-free medium supplemented with 2i (2 inhibitors; PD0325901 and CHIR99021) and LIF (Leukemia Inhibitory Factor) without using feeder cells. (Reference 3: “Ying QL et al., “The ground state of embryonic stem cell self-renewal.”, Nature, Vol. 453, No. 7194, p519-523, 2008.”).
(エピブラスト様細胞)
なお、本明細書において、「エピブラスト様細胞(EpiLCs)」は、多能性幹細胞(例えば、iPS細胞、ES細胞等)から特定の培養条件で分化させた細胞であり、エピブラスト(生体内で始原生殖細胞へと分化する組織)によく似た特徴を有する。
多能性幹細胞(iPS細胞又はES細胞)からEpiLCsを分化誘導する方法は、公知の方法、例えば、特表2013-538038号公報(参考文献4)や、「Hayashi K. et al., “Reconstitution of the mouse germ cell specification pathway in culture by pluripotent stem cells.”, Cell, Vol. 146, No. 4, p519-532, 2011.」(参考文献5)等を参考にして行なうことができる。
(epiblast-like cells)
As used herein, "epiblast-like cells (EpiLCs)" are cells differentiated from pluripotent stem cells (e.g., iPS cells, ES cells, etc.) under specific culture conditions, and epiblasts (in vivo tissue that differentiates into primordial germ cells at
Methods for inducing differentiation of EpiLCs from pluripotent stem cells (iPS cells or ES cells) are known methods, for example, Japanese Patent Publication No. 2013-538038 (reference document 4), "Hayashi K. et al., "Reconstitution of the mouse germ cell specification pathway in culture by pluripotent stem cells.”, Cell, Vol. 146, No. 4, p519-532, 2011.” (reference document 5).
(始原生殖細胞)
また、本明細書において、「始原生殖細胞」とは、生殖細胞へ分化する予定の細胞であり、減数分裂を経て最終的に卵子や精子に分化する細胞を意味する。始原生殖細胞は、生体由来のものであってもよく、多能性幹細胞より分化誘導した始原生殖細胞様細胞(PGCLCs)であってもよい。生体より始原生殖細胞を回収する場合には、例えば、雌マウスの胎仔(11.5日齢から12.5日齢まで)より生殖巣とともに回収することができる。なお、生体より生殖巣を回収する際には、中腎を伴う形で回収してもよく、中腎を切り離しても回収してもよい。
(primordial germ cell)
As used herein, the term “primordial germ cell” refers to a cell that is scheduled to differentiate into a germ cell, and means a cell that undergoes meiosis and ultimately differentiates into an ovum or sperm. The primordial germ cells may be derived from a living organism, or may be primordial germ cell-like cells (PGCLCs) differentiated from pluripotent stem cells. When primordial germ cells are collected from a living organism, they can be collected together with gonads from fetuses of female mice (11.5 to 12.5 days old), for example. When the gonad is collected from the living body, it may be collected together with the mesonephros, or may be collected by separating the mesonephros.
また、上述のとおり、「始原生殖細胞」には多能性幹細胞より分化した始原生殖細胞様細胞が含まれる。多能性幹細胞(iPS細胞又はES細胞)からPGCLCsを分化誘導する方法は、公知の方法、例えば、上記参考文献5等を参考にして行うことができる。
In addition, as described above, "primitive germ cells" include primordial germ cell-like cells differentiated from pluripotent stem cells. Methods for inducing differentiation of PGCLCs from pluripotent stem cells (iPS cells or ES cells) can be performed by referring to known methods, for example,
なお、多能性幹細胞由来のPGCLCsを始原生殖細胞として用いる場合には、分化誘導させた多能性幹細胞集団から未分化な状態の細胞を予め取り除くことが好ましい。このような方法は公知であり、例えば、多能性幹細胞に、始原生殖細胞のマーカー遺伝子であるBlimp1とレポータータンパクとが結合した融合タンパクをコードする核酸を導入しておくことで、多能性幹細胞より分化誘導されたPGCLCsと未分化な細胞とをFluorescence-activated cell sorting(FACS)法等により容易に分離することができる。 When PGCLCs derived from pluripotent stem cells are used as primordial germ cells, it is preferable to previously remove undifferentiated cells from the differentiation-induced pluripotent stem cell population. Such a method is known. For example, by introducing a nucleic acid encoding a fusion protein in which Blimp1, a primordial germ cell marker gene, and a reporter protein are bound to pluripotent stem cells, pluripotent stem cells can be obtained. PGCLCs induced to differentiate from stem cells and undifferentiated cells can be easily separated by a fluorescence-activated cell sorting (FACS) method or the like.
また、「始原生殖細胞」には生体由来の始原生殖細胞や多能性幹細胞由来の始原生殖細胞様細胞の遺伝子を遺伝子工学の手法を用いて改変した細胞も含まれる。生体由来の始原生殖細胞及び多能性幹細胞由来の始原生殖細胞様細胞の遺伝子を改変する方法としては、CRISPRシステム、Transcription Activator-Like Effector Nucleases(TALEN)を用いた方法、ジンクフィンガーヌクレアーゼを用いた方法、相同組み換え法等の公知のゲノム編集法を用いて、目的とする核酸やベクター等の導入を行うことができる。核酸やベクター等の導入法としては、例えば、顕微注入法(マイクロインジェクション)、エレクトロポレーション法、リポフェクション法、ウイルスベクターを用いた核酸導入法等が挙げられる。また、外来遺伝子や外来の核酸フラグメントの導入法は、遺伝子改変された始原生殖細胞が本実施形態の方法により機能的な卵母細胞へ分化できる限りにおいて、上記に列挙した方法に限定されない。なお、始原生殖細胞に対する遺伝子改変は、始原生殖細胞の培養期間中の適切なタイミングで行うことができる。例えば、マウスにおいては、11.5日齢から12.5日齢までの期間に行うことができる。また、多能性幹細胞由来の始原生殖細胞様細胞を用いる場合には、始原生殖細胞様細胞への分化誘導前の多能性幹細胞を公知の方法により遺伝子改変することもできる。 In addition, "primordial germ cells" also include cells in which the genes of living body-derived primordial germ cells and pluripotent stem cell-derived primordial germ cell-like cells are modified using genetic engineering techniques. Methods for modifying the genes of living body-derived primordial germ cells and pluripotent stem cell-derived primordial germ cell-like cells include the CRISPR system, a method using Transcription Activator-Like Effector Nucleases (TALEN), and a method using zinc finger nuclease. A target nucleic acid, vector, or the like can be introduced using a known genome editing method such as a homologous recombination method. Methods for introducing nucleic acids, vectors, and the like include, for example, microinjection, electroporation, lipofection, nucleic acid introduction using viral vectors, and the like. In addition, the method for introducing a foreign gene or foreign nucleic acid fragment is not limited to the methods listed above as long as genetically modified primordial germ cells can be differentiated into functional oocytes by the method of the present embodiment. Genetic modification of primordial germ cells can be performed at an appropriate timing during the culture period of primordial germ cells. For example, in mice, it can be performed between 11.5 and 12.5 days of age. Moreover, when using primordial germ cell-like cells derived from pluripotent stem cells, the pluripotent stem cells before induction of differentiation into primordial germ cell-like cells can be genetically modified by a known method.
中でも、本実施形態の未成熟卵母細胞の誘導方法で用いられる卵母細胞への分化能を有する細胞としては、多能性幹細胞が好ましい。特に、ES細胞を用いた場合には、その増殖能の高さから、大量の未成熟卵母細胞を得ることができる。 Among them, pluripotent stem cells are preferable as cells having the ability to differentiate into oocytes used in the method for inducing immature oocytes of the present embodiment. In particular, when ES cells are used, a large amount of immature oocytes can be obtained due to their high proliferation ability.
また、卵母細胞への分化能を有する細胞は、哺乳動物に由来するものを用いることができる。哺乳動物としては、以下に限定されないが、例えば、ヒト、チンパンジー及びその他の霊長類;イヌ、ネコ、ウサギ、ウマ、ヒツジ、ヤギ、ウシ、ブタ、ラット(ヌードラットも包含する)、マウス(ヌードマウス及びスキッドマウスも包含する)、ハムスター、モルモット等の家畜動物、愛玩動物及び実験用動物等が挙げられ、これらに限定されない。 In addition, mammal-derived cells can be used as cells having the ability to differentiate into oocytes. Mammals include, but are not limited to, humans, chimpanzees and other primates; dogs, cats, rabbits, horses, sheep, goats, cows, pigs, rats (including nude rats), mice (nude mice and skid mice), livestock animals such as hamsters and guinea pigs, pet animals and laboratory animals, etc., but are not limited thereto.
[導入工程]
本実施形態の未成熟卵母細胞の誘導方法において、上記卵母細胞形成遺伝子は、多能性幹細胞、EpiLCs及び始原生殖細胞からなる群より選ばれる少なくとも1種の細胞に導入される。
[Introduction process]
In the method for inducing immature oocytes of this embodiment, the oocyte formation gene is introduced into at least one cell selected from the group consisting of pluripotent stem cells, EpiLCs and primordial germ cells.
また、卵母細胞形成遺伝子の代わりに、その転写物であるmRNA又はその発現タンパク質を導入してもよい。卵母細胞形成遺伝子のmRNA及びその発現タンパク質としては、上記Genbankのアクセッション番号で示される塩基配列からなるmRNA及びアミノ酸配列からなる発現タンパク質を用いることができる。 Also, instead of the oocyte formation gene, its transcript, mRNA, or its expressed protein may be introduced. As the mRNA of the oocyte-forming gene and its expressed protein, the mRNA consisting of the nucleotide sequence indicated by the accession number in Genbank and the expressed protein consisting of the amino acid sequence can be used.
導入方法としては、特に限定されず、対象細胞、導入材料の種類(核酸であるのか、或いはタンパク質であるのか等)に応じて、適宜選択することができる。 The introduction method is not particularly limited, and can be appropriately selected according to the target cell and the type of material to be introduced (nucleic acid, protein, etc.).
卵母細胞形成遺伝子を細胞に導入する方法としては、特に限定されず、公知の方法を適宜選択して用いることができる。具体的には、例えば、リポフェクション法、マイクロインジェクション法、DEAEデキストラン法、遺伝子銃法、エレクトロポレーション法、リン酸カルシウム法等が挙げられる。 The method for introducing the oocyte-forming gene into cells is not particularly limited, and a known method can be appropriately selected and used. Specific examples include the lipofection method, the microinjection method, the DEAE dextran method, the gene gun method, the electroporation method, the calcium phosphate method and the like.
卵母細胞形成遺伝子のmRNAを細胞に導入する方法としては、特に限定されず、公知の方法を適宜選択して用いることができる。具体的には、例えば、Lipofectamine(登録商標)MessengerMAX(Life Technologies社製)等の、市販のRNAトランスフェクション試薬等を用いる方法が挙げられる。 The method for introducing the mRNA of the oocyte-forming gene into cells is not particularly limited, and a known method can be appropriately selected and used. Specifically, for example, a method using a commercially available RNA transfection reagent such as Lipofectamine (registered trademark) MessengerMAX (manufactured by Life Technologies) can be used.
卵母細胞形成遺伝子の発現タンパク質を細胞に導入する方法としては、特に限定されず、公知の方法を適宜選択して用いることができる。具体的には、例えば、タンパク質導入試薬を用いる方法、タンパク質導入ドメイン(PTD)融合タンパク質を用いる方法、マイクロインジェクション法等が挙げられる。 The method for introducing the expressed protein of the oocyte-forming gene into cells is not particularly limited, and a known method can be appropriately selected and used. Specific examples include a method using a protein transfer reagent, a method using a protein transfer domain (PTD) fusion protein, a microinjection method, and the like.
卵母細胞形成遺伝子は、発現ベクターの形で、多能性幹細胞、EpiLCs及び始原生殖細胞からなる群より選ばれる少なくとも1種の細胞に導入し、一過的に発現させてもよく、卵母細胞形成遺伝子を多能性幹細胞、EpiLCs及び始原生殖細胞からなる群より選ばれる少なくとも1種の細胞の染色体に組み込んでもよい。中でも、遺伝子を安定して発現させることができることから、卵母細胞形成遺伝子を多能性幹細胞、EpiLCs及び始原生殖細胞からなる群より選ばれる少なくとも1種の細胞の染色体に組み込むことが好ましい。 The oocyte-forming gene may be introduced in the form of an expression vector into at least one cell selected from the group consisting of pluripotent stem cells, EpiLCs and primordial germ cells, and transiently expressed. The cytogenic gene may be integrated into the chromosome of at least one cell selected from the group consisting of pluripotent stem cells, EpiLCs and primordial germ cells. Among them, it is preferable to integrate the oocyte formation gene into the chromosome of at least one cell selected from the group consisting of pluripotent stem cells, EpiLCs and primordial germ cells, since the gene can be stably expressed.
卵母細胞形成遺伝子を発現ベクターの形で多能性幹細胞、EpiLCs及び始原生殖細胞からなる群より選ばれる少なくとも1種の細胞に導入する場合には、卵母細胞形成遺伝子の塩基配列と、該卵母細胞形成遺伝子の塩基配列の発現を制御するプロモーターを含む発現ベクターを用いることができる。該発現ベクターにおいて、卵母細胞形成遺伝子の塩基配列は、プロモーターに機能的に連結している。また、上記8種の卵母細胞形成遺伝子のうち、使用する遺伝子全てを一つの発現ベクターに組み込んでもよく、それらを1種類ずつ異なるベクターに組み込んでもよいが、中でも、導入効率の観点から、使用する遺伝子全てを一つの発現ベクターに組み込むことが好ましい。 When the oocyte-forming gene is introduced in the form of an expression vector into at least one cell selected from the group consisting of pluripotent stem cells, EpiLCs and primordial germ cells, the base sequence of the oocyte-forming gene; An expression vector containing a promoter that controls the expression of the nucleotide sequence of the oocyte formation gene can be used. In the expression vector, the nucleotide sequence of the oocyte formation gene is operably linked to a promoter. In addition, among the above eight oocyte formation genes, all of the genes to be used may be incorporated into one expression vector, or they may be incorporated into different vectors one by one. It is preferable to integrate all the genes to be used into one expression vector.
プロモーターとしては、特別な限定はなく、対象細胞において活性を有するものであってもよく、薬剤等により活性を誘導可能な発現誘導型プロモーターであってもよい。 The promoter is not particularly limited, and may be one having activity in target cells, or may be an expression-inducible promoter whose activity can be induced by a drug or the like.
対象細胞において活性を有するプロモーターとしては、例えば、ほぼ全ての細胞において強いプロモーター活性を有する、サイトメガロウイルス・プロモーター(CMVプロモーター)、CMV early enhancer/chicken beta actin(CAGプロモーター)等が挙げられる。 Promoters active in target cells include, for example, cytomegalovirus promoter (CMV promoter), CMV early enhancer/chicken beta actin (CAG promoter), etc., which have strong promoter activity in almost all cells.
発現誘導型プロモーターとしては、人為的にプロモーター活性を制御することのできる、ドキシサイクリン誘導型プロモーター(TetOプロモーター)等が挙げられる。 Examples of expression-inducible promoters include doxycycline-inducible promoters (TetO promoters) whose promoter activity can be artificially controlled.
発現ベクターは、卵母細胞形成遺伝子の塩基配列及びプロモーターの他に、所望によりエンハンサー、ポリA付加シグナル、マーカー遺伝子、複製開始点、複製開始点に結合して複製を制御するタンパク質をコードする遺伝子等を含んでいてもよい。「マーカー遺伝子」とは、該マーカー遺伝子を細胞に導入することにより、細胞の選別や選択を可能とするような遺伝子を指す。マーカー遺伝子の具体例としては、例えば、薬剤耐性遺伝子、蛍光タンパク質遺伝子、発光酵素遺伝子、発色酵素遺伝子等が挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよく、2種以上を併用してもよい。前記薬剤耐性遺伝子の具体例としては、例えば、ピューロマイシン耐性遺伝子、ジェネティシン耐性遺伝子、ネオマイシン耐性遺伝子、テトラサイクリン耐性遺伝子、カナマイシン耐性遺伝子、ゼオシン耐性遺伝子、ハイグロマイシン耐性遺伝子、クロラムフェニコール耐性遺伝子等が挙げられる。前記蛍光タンパク質遺伝子の具体例としては、例えば、緑色蛍光タンパク質(GFP)遺伝子、黄色蛍光タンパク質(YFP)遺伝子、赤色蛍光タンパク質(RFP)遺伝子等が挙げられる。前記発光酵素遺伝子の具体例としては、例えば、ルシフェラーゼ遺伝子等が挙げられる。前記発色酵素遺伝子の具体例としては、例えば、βガラクトシターゼ遺伝子、βグルクロニダーゼ遺伝子、アルカリフォスファターゼ遺伝子等が挙げられる。 The expression vector contains, in addition to the base sequence and promoter of the oocyte-forming gene, if desired, an enhancer, a poly(A) addition signal, a marker gene, a replication origin, and a gene encoding a protein that binds to the replication origin to control replication. etc. may be included. A "marker gene" refers to a gene that enables sorting and selection of cells by introducing the marker gene into cells. Specific examples of marker genes include drug resistance genes, fluorescent protein genes, luciferase genes, chromogenic enzyme genes, and the like. These may be used individually by 1 type, and may use 2 or more types together. Specific examples of the drug resistance gene include puromycin resistance gene, geneticin resistance gene, neomycin resistance gene, tetracycline resistance gene, kanamycin resistance gene, zeocin resistance gene, hygromycin resistance gene, chloramphenicol resistance gene, and the like. mentioned. Specific examples of the fluorescent protein gene include green fluorescent protein (GFP) gene, yellow fluorescent protein (YFP) gene, red fluorescent protein (RFP) gene, and the like. Specific examples of the luciferase gene include, for example, a luciferase gene. Specific examples of the chromogenic enzyme gene include β-galactosidase gene, β-glucuronidase gene, alkaline phosphatase gene and the like.
卵母細胞形成遺伝子を組み込む発現ベクターとしては、特に限定されず、公知の発現ベクターを用いることができる。発現ベクターとしては、例えば、プラスミドベクター、ウイルスベクター等が挙げられる。 The expression vector into which the oocyte formation gene is incorporated is not particularly limited, and known expression vectors can be used. Expression vectors include, for example, plasmid vectors, virus vectors and the like.
プラスミドベクターは、多能性幹細胞、EpiLCs及び始原生殖細胞からなる群より選ばれる少なくとも1種の細胞内で発現可能なプラスミドベクターであれば、特に限定されない。例えば、哺乳動物細胞発現用プラスミドベクターとして、一般的に用いられているものを用いることができる。哺乳動物細胞発現用プラスミドベクターとしては、例えば、pX459、pA1-11、pXT1、pRc/CMV、pRc/RSV、pcDNAI/Neo等が挙げられるが、これらに限定されない。 The plasmid vector is not particularly limited as long as it can be expressed in at least one cell selected from the group consisting of pluripotent stem cells, EpiLCs and primordial germ cells. For example, commonly used mammalian cell expression plasmid vectors can be used. Examples of mammalian cell expression plasmid vectors include, but are not limited to, pX459, pA1-11, pXT1, pRc/CMV, pRc/RSV, pcDNAI/Neo and the like.
ウイルスベクターとしては、例えば、レトロウイルス(レンチウイルスを含む)ベクター、アデノウイルスベクター、アデノ随伴ウイルスベクター、センダイウイルスベクター、ヘルペスウイルスベクター、ワクシニアウイルスベクター、ポックスウイルスベクター、ポリオウイルスベクター、シルビスウイルスベクター、ラブドウイルスベクター、パラミクソウイルスベクター、オルソミクソウイルスベクター等が挙げられる。 Viral vectors include, for example, retrovirus (including lentivirus) vectors, adenovirus vectors, adeno-associated virus vectors, Sendai virus vectors, herpes virus vectors, vaccinia virus vectors, pox virus vectors, polio virus vectors, silbis virus vectors , rhabdovirus vector, paramyxovirus vector, orthomyxovirus vector and the like.
中でも、発現ベクターとしては、プラスミドベクターが好ましい。 Among them, a plasmid vector is preferable as the expression vector.
卵母細胞形成遺伝子を染色体に組み込む場合には、公知のノックインシステムを用いて行なうことができる。公知のノックインシステムとしては、例えば、CRISPR/Casシステム、Transcription Activator-Like Effector Nucleases(TALEN)、ジンクフィンガーヌクレアーゼ等の公知のゲノム編集法で染色体を切断し、相同組換え用のドナーベクターを用いて相同組換えを行なう方法や、トランスポゾンベクターシステムを用いた方法等が挙げられる。 A known knock-in system can be used to integrate the oocyte formation gene into the chromosome. Known knock-in systems include, for example, CRISPR/Cas system, Transcription Activator-Like Effector Nucleases (TALEN), and zinc finger nuclease. Examples include a method of homologous recombination, a method using a transposon vector system, and the like.
ドナーベクターは、ホモロジーアームとして標的領域に隣接する塩基配列を含む。ドナーベクターは、5’アームと3’アームとの間に卵母細胞形成遺伝子の塩基配列(以下、「ノックイン配列」という場合がある)を含むことができる。また、卵母細胞形成遺伝子を安定して発現させるために、セーフ・ハーバー領域内に標的領域を設定することが好ましい。 The donor vector contains base sequences that flank the target region as homology arms. The donor vector can contain the nucleotide sequence of the oocyte formation gene (hereinafter sometimes referred to as "knock-in sequence") between the 5' arm and the 3' arm. Moreover, in order to stably express the oocyte formation gene, it is preferable to set the target region within the safe harbor region.
ドナーベクターは、環状DNAベクター(例えばプラスミドベクター)であってもよく、線状DNAベクターであってもよい。ドナーベクターは、ホモロジーアーム及びノックイン配列に加えて、他の配列を含んでいてもよい。他の配列としては、例えば、マーカー遺伝子、複製開始点、複製開始点に結合して複製を制御するタンパク質をコードする遺伝子等が挙げられる。マーカー遺伝子としては、上記と同様のものが挙げられる。 Donor vectors may be circular DNA vectors (eg, plasmid vectors) or linear DNA vectors. Donor vectors may contain other sequences in addition to homology arms and knock-in sequences. Other sequences include, for example, marker genes, origins of replication, genes encoding proteins that bind to origins of replication to control replication, and the like. Marker genes include the same ones as described above.
ドナーベクターの導入方法は、特に限定されず、対象細胞に応じて、適宜選択することができる。ドナーベクターの細胞への導入方法としては、例えば、リポフェクション法、マイクロインジェクション法、DEAEデキストラン法、遺伝子銃法、エレクトロポレーション法、リン酸カルシウム法等が挙げられる。 A method for introducing the donor vector is not particularly limited, and can be appropriately selected according to the target cell. Methods for introducing a donor vector into cells include, for example, the lipofection method, the microinjection method, the DEAE dextran method, the gene gun method, the electroporation method, the calcium phosphate method and the like.
トランスポゾンベクターシステムでは、後述する実施例に示すように、卵母細胞形成遺伝子の塩基配列が組み込まれたトランスポゾンベクターを細胞に導入し、トランスポザーゼを作用させることにより、容易に細胞の染色体中に組み込むことができる。また、再度トランスポザーゼを作用させることにより、染色体中に組み込まれた上記卵母細胞形成遺伝子の塩基配列を、染色体から切り出し、痕跡を残さずに除去することもできる。トランスポゾンとしては、例えば、piggyBac(登録商標)、Sleeping Beauty、Tol II、mariner等が挙げられる。 In the transposon vector system, as shown in Examples described later, a transposon vector in which the base sequence of the oocyte-forming gene is integrated is introduced into cells, and transposase is allowed to act to facilitate integration into the chromosome of the cells. can be done. Further, by allowing the transposase to act again, the nucleotide sequence of the above-mentioned oocyte formation gene integrated into the chromosome can be excised from the chromosome and removed without leaving a trace. Examples of transposons include piggyBac (registered trademark), Sleeping Beauty, Tol II, mariner, and the like.
本実施形態の未成熟卵母細胞の誘導方法は、上記導入工程に加えて、任意の工程を含んでもよい。任意の工程としては、例えば、細胞を増殖させる工程(増殖工程)や、導入された卵母細胞形成遺伝子、又はその転写物若しくはその発現タンパク質が導入された細胞を選択する工程(選択工程)、導入工程後の細胞を細胞内で卵母細胞形成遺伝子が発現している又は卵母細胞形成遺伝子の発現タンパク質が存在している状態で培養する工程(培養工程)等が挙げられる。また、導入工程において、卵母細胞形成遺伝子を導入する場合には、導入された卵母細胞形成遺伝子の発現を誘導する工程(発現誘導工程)を含むことができる。 The method for inducing immature oocytes of the present embodiment may include any step in addition to the introduction step. Optional steps include, for example, a step of proliferating cells (proliferation step), a step of selecting cells into which the introduced oocyte formation gene, or its transcript or its expression protein has been introduced (selection step), Examples thereof include a step of culturing the cells after the introduction step in a state in which the oocyte-forming gene is expressed or the expressed protein of the oocyte-forming gene is present in the cells (culturing step). Moreover, in the introducing step, when an oocyte-forming gene is introduced, a step of inducing the expression of the introduced oocyte-forming gene (expression-inducing step) can be included.
[増殖工程]
増殖工程では、より大量の未成熟卵母細胞を得るために、多能性幹細胞、EpiLCs及び始原生殖細胞からなる群より選ばれる少なくとも1種の細胞を増殖させる。
[Proliferation step]
In the proliferation step, at least one cell selected from the group consisting of pluripotent stem cells, EpiLCs and primordial germ cells is proliferated in order to obtain a larger amount of immature oocytes.
増殖工程では、例えば、多能性幹細胞、EpiLCs及び始原生殖細胞からなる群より選ばれる少なくとも1種の細胞を増殖用培地で培養することで増殖させることができる。増殖用培地としては、ES細胞、iPS細胞、EpiLCs、始原生殖細胞等を培養するための公知に培地を用いることができるが、これに限定されず、ES細胞、iPS細胞、EpiLCs、始原生殖細胞の培養に適した培地であればどのようなものであってもよい。増殖用培地として具体的には、例えば、後述する実施例において示すように、2i(2 inhibitor;PD0325901及びCHIR99021)、並びにLIF(Leukemia Inhibitory Factor)を添加した無血清培地等が挙げられる。 In the growth step, for example, at least one cell selected from the group consisting of pluripotent stem cells, EpiLCs and primordial germ cells can be grown by culturing it in a growth medium. As the growth medium, known media for culturing ES cells, iPS cells, EpiLCs, primordial germ cells, etc. can be used, but not limited thereto, ES cells, iPS cells, EpiLCs, primordial germ cells. Any medium may be used as long as it is suitable for culturing of Specific examples of growth media include serum-free media supplemented with 2i (2 inhibitors; PD0325901 and CHIR99021) and LIF (Leukemia Inhibitory Factor), as shown in Examples below.
増殖工程における培養条件としては、多能性幹細胞、EpiLCs及び始原生殖細胞からなる群より選ばれる少なくとも1種の細胞を培養する公知の条件で行なうことができる。具体的には、例えば、培養温度は30℃以上37℃以下程度とすることができる。培養期間は、マウスの場合には、特別な限定はないが、例えば、1日以上10日以下程度とすることができ、3日以上7日以下程度とすることができる。また、当業者であれば、由来する動物種により適宜好ましい培養期間を設定することができる。 As culture conditions in the proliferation step, known conditions for culturing at least one cell selected from the group consisting of pluripotent stem cells, EpiLCs and primordial germ cells can be used. Specifically, for example, the culture temperature can be about 30° C. or higher and 37° C. or lower. The culture period for mice is not particularly limited, but can be, for example, about 1 to 10 days, or about 3 to 7 days. Moreover, a person skilled in the art can appropriately set a preferable culture period depending on the derived animal species.
増殖工程は、上記導入工程の前であってもよく、後であってもよい。なお、導入工程の後である場合には、卵母細胞形成遺伝子が発現している又は卵母細胞形成遺伝子の発現タンパク質を存在していると、多能性幹細胞、EpiLCs及び始原生殖細胞からなる群より選ばれる少なくとも1種の細胞から未成熟卵母細胞への分化誘導が開始されるために、増殖が停止する。そのため、後述する発現誘導工程に示すように、卵母細胞形成遺伝子の発現が発現誘導物質の存在により誘導されるように制御されている場合には、導入工程の後に、発現誘導物質の非存在下で増殖工程を行なうことができる。 The proliferation step may be performed before or after the introduction step. In the case after the introduction step, if the oocyte-forming gene is expressed or the expression protein of the oocyte-forming gene is present, it consists of pluripotent stem cells, EpiLCs, and primordial germ cells. At least one type of cell selected from the group initiates differentiation induction into immature oocytes, thereby stopping proliferation. Therefore, when the expression of the oocyte-forming gene is controlled to be induced by the presence of an expression-inducing substance, as shown in the expression-inducing step described later, after the introduction step, the absence of the expression-inducing substance A growth step can be performed below.
また、一過性の発現ベクターの形で卵母細胞形成遺伝子を導入する場合、又は、卵母細胞形成遺伝子の転写物又は発現タンパク質を導入する場合には、上記導入工程の前に増殖工程を行なうことが好ましい。 In addition, when introducing an oocyte-forming gene in the form of a transient expression vector, or when introducing a transcript or expression protein of an oocyte-forming gene, a growth step is carried out before the above-mentioned introduction step. preferably done.
[選択工程]
選択工程では、卵母細胞形成遺伝子、又はその転写物若しくはその発現タンパク質が導入された細胞を選択する。
[Selection process]
In the selection step, cells into which the oocyte formation gene, or transcript or expressed protein thereof has been introduced are selected.
選択工程では、例えば、レポーター遺伝子を用いることで、卵母細胞形成遺伝子、又はその転写物若しくはその発現タンパク質が導入された細胞を選択することができる。具体的には、例えば、卵母細胞形成遺伝子を発現ベクターの形で細胞に導入する場合には、該発現ベクターにレポーター遺伝子を含むことで、細胞内で、卵母細胞形成遺伝子の発現と共に、或いは、卵母細胞形成遺伝子の発現とは独立してレポーター遺伝子を発現させて、細胞を選択することができる。卵母細胞形成遺伝子を多能性幹細胞、EpiLCs及び始原生殖細胞からなる群より選ばれる少なくとも1種の細胞の染色体に組み込む場合には、卵母細胞形成遺伝子の上流又は下流にレポーター遺伝子を機能的に連結させたコンストラクトを組み込むことで、卵母細胞形成遺伝子の発現と共に、或いは、卵母細胞形成遺伝子の発現とは独立してレポーター遺伝子を発現させて、細胞を選択することができる。卵母細胞形成遺伝子の転写物を導入する場合には、卵母細胞形成遺伝子の転写物の上流又は下流にレポーター遺伝子の転写物を機能的に連結させたコンストラクトを細胞に導入することで、卵母細胞形成遺伝子の発現と共に、レポーター遺伝子を発現させて、細胞を選択することができる。卵母細胞形成遺伝子の発現タンパク質を細胞に導入する場合には、卵母細胞形成遺伝子の発現タンパク質とレポーター遺伝子の発現タンパク質との融合タンパク質を細胞に導入することで、細胞を選択することができる。レポーター遺伝子としては、上記「導入工程」の説明においてマーカー遺伝子として例示されたものを用いることができる。 In the selection step, cells into which the oocyte formation gene, or its transcript or its expressed protein has been introduced can be selected, for example, by using a reporter gene. Specifically, for example, when an oocyte-forming gene is introduced into a cell in the form of an expression vector, the inclusion of a reporter gene in the expression vector results in the expression of the oocyte-forming gene in the cell, Alternatively, cells can be selected by expressing the reporter gene independently of the expression of the oocyte formation gene. When the oocyte formation gene is integrated into the chromosome of at least one cell selected from the group consisting of pluripotent stem cells, EpiLCs and primordial germ cells, a reporter gene is functionally placed upstream or downstream of the oocyte formation gene. By incorporating a construct linked to , cells can be selected for expression of the reporter gene with or independently of the expression of the oocyte-forming gene. When a transcript of an oocyte-forming gene is introduced, a construct in which a transcript of a reporter gene is functionally linked upstream or downstream of the transcript of the oocyte-forming gene is introduced into a cell, thereby producing an egg. Cells can be selected by expressing a reporter gene in conjunction with the expression of the mothering gene. When an expressed protein of an oocyte-forming gene is introduced into a cell, cells can be selected by introducing a fusion protein of an expressed protein of the oocyte-forming gene and an expressed protein of a reporter gene into the cell. . As the reporter gene, those exemplified as the marker gene in the explanation of the "introduction step" above can be used.
[発現誘導工程]
上記導入工程において、卵母細胞形成遺伝子の発現が発現誘導物質の存在により誘導されるように制御されている場合に、発現誘導物質を培地に添加することで、卵母細胞形成遺伝子の発現が誘導される。多能性幹細胞、EpiLCs及び始原生殖細胞からなる群より選ばれる少なくとも1種の細胞から未成熟卵母細胞へ分化誘導されると、細胞の増殖が停止する。そのため、より大量の未成熟卵母細胞を得るために、発現誘導工程を行なう前に、増殖工程を行なうことが好ましい。すなわち、卵母細胞形成遺伝子を発現ベクターの形で細胞に導入する場合には、増殖工程、導入工程及び発現誘導工程をこの順で行なうことが好ましい。一方、卵母細胞形成遺伝子を多能性幹細胞、EpiLCs及び始原生殖細胞からなる群より選ばれる少なくとも1種の細胞の染色体に組み込む場合には、導入工程、増殖工程及び発現誘導工程をこの順で行なうことが好ましい。
[Expression induction step]
In the introduction step, when the expression of the oocyte-forming gene is controlled to be induced by the presence of an expression-inducing substance, the expression of the oocyte-forming gene is induced by adding the expression-inducing substance to the medium. Induced. When at least one type of cell selected from the group consisting of pluripotent stem cells, EpiLCs and primordial germ cells is induced to differentiate into immature oocytes, cell proliferation stops. Therefore, in order to obtain a larger amount of immature oocytes, it is preferable to carry out the expansion step before carrying out the expression induction step. That is, when an oocyte-forming gene is introduced into cells in the form of an expression vector, it is preferable to carry out the steps of proliferation, introduction and induction of expression in this order. On the other hand, when the oocyte formation gene is integrated into the chromosome of at least one cell selected from the group consisting of pluripotent stem cells, EpiLCs and primordial germ cells, the introduction step, proliferation step and expression induction step are performed in this order. preferably done.
卵母細胞形成遺伝子の発現誘導は、例えば、卵母細胞形成遺伝子を発現誘導型プロモーター(例えば、ドキシサイクリン誘導型プロモーター(TetOプロモーター))に機能的に連結させた形で細胞に導入し、発現誘導物質(例えば、ドキシサイクリン)を培地に添加することで卵母細胞形成遺伝子を発現させる方法等が挙げられる。或いは、例えば、後述する実施例に示すように、ProteoTuner(登録商標)システム(クロンテック社製)を用いる方法等が挙げられる。具体的には、卵母細胞形成遺伝子の上流又は下流に不安定化ドメイン(Destabilizing Domain;DD、12kDa)をコードする配列を機能的に連結させたコンストラクトを細胞に導入することで、該コンストラクトが発現した融合タンパク質は、発現誘導物質が非存在下では、プロテアソームにより迅速に分解される。一方、発現誘導物質としてプロテアソームによる分解から保護する低分子化合物Shield1(膜透過性の低分子化合物、750Da)を培地に添加することで、卵母細胞形成遺伝子を安定的に発現させ、細胞内に蓄積させることができる。 Expression of the oocyte-forming gene is induced by, for example, introducing the oocyte-forming gene into cells in a form operably linked to an expression-inducible promoter (e.g., doxycycline-inducible promoter (TetO promoter)), and inducing expression. A method of expressing an oocyte-forming gene by adding a substance (eg, doxycycline) to the medium, and the like. Alternatively, for example, as shown in Examples described later, a method using the ProteoTuner (registered trademark) system (manufactured by Clontech) can be used. Specifically, by introducing into cells a construct in which a sequence encoding a destabilizing domain (DD, 12 kDa) is functionally linked upstream or downstream of an oocyte formation gene, the construct is The expressed fusion protein is rapidly degraded by the proteasome in the absence of an expression inducer. On the other hand, by adding a low-molecular-weight compound Shield1 (membrane-permeable low-molecular-weight compound, 750 Da) to the medium as an expression inducer, which protects against degradation by the proteasome, the oocyte-forming gene is stably expressed and intracellularly. can be accumulated.
発現誘導物質の添加量としては、卵母細胞形成遺伝子の発現量が所望の量となるような濃度であればよく、特別な限定はない。例えば、発現誘導物質がドキシサイクリンである場合には、培地中の濃度は例えば1nM以上10μM以下程度とすることができる。発現誘導物質がShield1である場合には、培地中の濃度は例えば10nM以上10μM以下程度とすることができる。 The amount of the expression-inducing substance to be added is not particularly limited as long as the concentration is such that the expression level of the oocyte-forming gene is the desired level. For example, when the expression inducer is doxycycline, the concentration in the medium can be, for example, about 1 nM or more and 10 μM or less. When the expression inducer is Shield1, the concentration in the medium can be, for example, about 10 nM or more and 10 μM or less.
発現誘導工程で用いられる培地としては、上記増殖工程で増殖用培地として例示されたものを使用することができる。 As the medium used in the expression induction step, those exemplified as growth media in the growth step can be used.
[培養工程]
培養工程では、上記導入工程後の細胞を、細胞内で卵母細胞形成遺伝子が発現している又は卵母細胞形成遺伝子の発現タンパク質が存在している状態で培養する。
[Culturing process]
In the culturing step, the cells after the introduction step are cultured in a state in which the oocyte-forming gene is expressed or the expressed protein of the oocyte-forming gene is present in the cells.
培養条件としては、多能性幹細胞、EpiLCs及び始原生殖細胞からなる群より選ばれる少なくとも1種の細胞を培養する公知の条件で行なうことができる。具体的には、例えば、培養温度は30℃以上37℃以下程度とすることができる。培養期間は、マウスの場合には、1日以上10日以下程度とすることができ、3日以上7日以下程度とすることができる。 As culture conditions, known conditions for culturing at least one cell selected from the group consisting of pluripotent stem cells, EpiLCs and primordial germ cells can be used. Specifically, for example, the culture temperature can be about 30° C. or higher and 37° C. or lower. In the case of mice, the culture period can be about 1 to 10 days, and can be about 3 to 7 days.
培養工程で用いられる培地としては、上記増殖工程で増殖用培地として例示されたものを使用することができる。なお、卵母細胞形成遺伝子の発現が発現誘導物質の存在により誘導されるように制御されている場合には、培地に上記発現誘導物質を添加して、細胞内で卵母細胞形成遺伝子が発現している状態で培養する。 As the medium used in the culture step, those exemplified as growth media in the growth step can be used. In addition, when the expression of the oocyte-forming gene is controlled to be induced by the presence of an expression-inducing substance, the expression-inducing substance is added to the medium, and the oocyte-forming gene is expressed in the cells. Cultivate in a state where
好ましい実施形態の未成熟卵母細胞の誘導方法としては、卵母細胞形成遺伝子の発現が発現誘導物質の存在により誘導されるように制御されており、以下の1)~5)を含む。
1)FIGLA、NOBOX、SOHLH1、LHX8、SUB1、STAT3、TBPL2及びDYNLL1からなる群より選ばれる1種以上の卵母細胞形成遺伝子を多能性幹細胞、EpiLCs及び始原生殖細胞からなる群より選ばれる少なくとも1種の細胞(特に好ましくは、多能性幹細胞)の染色体に導入すること;
2)導入後の細胞を増殖させること;
3)増殖後の細胞のうち、卵母細胞形成遺伝子が染色体に導入された細胞を選択すること;
4)選択後の細胞において、発現誘導物質を培地に添加して、卵母細胞形成遺伝子の発現を誘導すること;
5)発現誘導後の細胞を細胞内で卵母細胞形成遺伝子が発現している状態で培養すること
A preferred embodiment of the method for inducing immature oocytes includes the following 1) to 5), wherein the expression of the oocyte-forming gene is controlled to be induced by the presence of an expression-inducing substance.
1) at least one oocyte formation gene selected from the group consisting of FIGLA, NOBOX, SOHLH1, LHX8, SUB1, STAT3, TBPL2 and DYNLL1 selected from the group consisting of pluripotent stem cells, EpiLCs and primordial germ cells introduction into the chromosome of one type of cell (particularly preferably, pluripotent stem cells);
2) growing the cells after introduction;
3) Selecting cells in which the oocyte formation gene has been introduced into the chromosome from the cells after proliferation;
4) adding an expression inducer to the medium to induce expression of the oocyte-forming gene in the cells after selection;
5) culturing the cells after expression induction in a state in which the oocyte formation gene is expressed in the cells
本実施形態の未成熟卵母細胞の誘導方法では、上述したように、卵母細胞形成遺伝子、又はその転写物若しくはその発現タンパク質の導入から5日以上10日以下程度の短い培養期間で、多能性幹細胞、EpiLCs及び始原生殖細胞からなる群より選ばれる少なくとも1種の細胞を未成熟卵母細胞に分化誘導することができる。 In the method for inducing immature oocytes of the present embodiment, as described above, a short culture period of about 5 days or more and 10 days or less after the introduction of the oocyte-forming gene, its transcript, or its expression protein is performed. At least one type of cell selected from the group consisting of potential stem cells, EpiLCs and primordial germ cells can be induced to differentiate into immature oocytes.
多能性幹細胞、EpiLCs及び始原生殖細胞からなる群より選ばれる少なくとも1種の細胞が未成熟卵母細胞に分化誘導されたことは、公知の卵母細胞のマーカー遺伝子(例えば、Stella等)の発現から確認することができる。具体的には、後述する実施例に示すように、卵母細胞のマーカー遺伝子であるStellaとレポータータンパク質(例えば、改良されたシアン蛍光タンパク質(Enhanced cyan fluorescent protein;ECFP))とが結合した融合タンパク質をコードする核酸を予め多能性幹細胞、EpiLCs及び始原生殖細胞からなる群より選ばれる少なくとも1種の細胞の染色体に導入しておくことで、Stella-ECFPの発現により検出される蛍光から未成熟卵母細胞に分化誘導されたことを確認することができる。さらに、Stella-ECFPの発現から、Fluorescence-activated cell sorting(FACS)法等により、分化誘導させた細胞集団から未分化な状態の細胞を取り除き、未成熟卵母細胞を容易に分離することができる。 The fact that at least one type of cell selected from the group consisting of pluripotent stem cells, EpiLCs and primordial germ cells was induced to differentiate into immature oocytes was confirmed by a known oocyte marker gene (e.g., Stella, etc.). It can be confirmed from the expression. Specifically, as shown in Examples described later, a fusion protein in which Stella, an oocyte marker gene, and a reporter protein (for example, enhanced cyan fluorescent protein (ECFP)) are bound together. By introducing a nucleic acid encoding in advance into the chromosome of at least one cell selected from the group consisting of pluripotent stem cells, EpiLCs and primordial germ cells, the fluorescence detected by the expression of Stella-ECFP shows immature It can be confirmed that the cells were induced to differentiate into oocytes. Furthermore, from the expression of Stella-ECFP, undifferentiated cells can be removed from the differentiation-induced cell population by fluorescence-activated cell sorting (FACS) or the like, and immature oocytes can be easily separated. .
<成熟卵母細胞の作製方法>
一実施形態において、本発明は、FIGLA、NOBOX、SOHLH1、LHX8、SUB1、STAT3、TBPL2及びDYNLL1からなる群より選ばれる1種以上の遺伝子、又はその転写物若しくは発現タンパク質を多能性幹細胞、EpiLCs及び始原生殖細胞からなる群より選ばれる少なくとも1種の細胞に導入することと、導入後の前記細胞及び卵巣体細胞を共培養することと、を含む、成熟卵母細胞の作製方法を提供する。
<Method for preparing mature oocytes>
In one embodiment, the present invention provides one or more genes selected from the group consisting of FIGLA, NOBOX, SOHLH1, LHX8, SUB1, STAT3, TBPL2 and DYNLL1, or transcripts or expressed proteins thereof, in pluripotent stem cells, EpiLCs. and primordial germ cells, and co-culturing the introduced cells and ovarian somatic cells. .
本実施形態の成熟卵母細胞の作製方法において、卵母細胞形成遺伝子の導入(導入工程)は、上記「未成熟卵母細胞の誘導方法」に記載の導入工程と同じであるため、説明を割愛する。 In the method for producing mature oocytes of the present embodiment, the introduction of the oocyte-forming gene (introduction step) is the same as the introduction step described in the above-mentioned "Method for Inducing Immature Oocytes", so explanation is given. Omit.
なお、本明細書において、「成熟卵母細胞」とは、第2減数分裂中期の卵を意味し、2次卵母細胞(secondary oocyte)とも呼ばれる。また、成熟卵母細胞では、後述する実施例に示すように、活性化卵母細胞マーカーであるNpm2遺伝子を発現している。 As used herein, the term "mature oocyte" means an egg in the second meiotic metaphase, and is also called a secondary oocyte. In addition, mature oocytes express the Npm2 gene, which is an activated oocyte marker, as shown in Examples described later.
[凝集塊形成工程]
本実施形態の成熟卵母細胞の作製方法は、上記「卵母細胞の誘導方法」に記載の導入工程後の多能性幹細胞、EpiLCs及び始原生殖細胞からなる群より選ばれる少なくとも1種の細胞、並びに卵巣体細胞を共培養して、凝集塊を形成させる工程(凝集塊形成工程)を含む。
[Agglomerate formation step]
The method for producing a mature oocyte of the present embodiment includes at least one cell selected from the group consisting of pluripotent stem cells, EpiLCs, and primordial germ cells after the introduction step described in the "Method for Inducing Oocytes" above. and co-cultivating ovarian somatic cells to form aggregates (aggregate formation step).
凝集塊形成工程に用いられる卵巣体細胞は、生体の卵巣から採取された体細胞であり、上記多能性幹細胞、EpiLCs及び始原生殖細胞からなる群より選ばれる少なくとも1種の細胞と共培養することで、卵胞を構成する顆粒膜細胞や莢膜細胞へ分化する細胞である。 Ovarian somatic cells used in the aggregate formation step are somatic cells collected from living ovaries, and are co-cultured with at least one cell selected from the group consisting of pluripotent stem cells, EpiLCs and primordial germ cells. Thus, they are cells that differentiate into granulosa cells and capsule cells that constitute follicles.
なお、生体の卵巣から体細胞を採取する方法は、上記参考文献5に記載の方法に従って行うことができる。
The method for collecting somatic cells from the ovary of a living body can be performed according to the method described in
具体的には、例えば、卵巣から体細胞を採取する方法は、生体より外科的に卵巣を採取し、トリプシン処理等により卵巣を構成する体細胞を解離させることができる。なお、このとき、生体由来の卵巣に内在する生殖細胞を取り除くことが好ましい。卵巣に内在する生殖細胞を取り除く方法は、公知の方法により行うことができ、例えば、抗SSEA1抗体や抗CD31抗体を用いたMagnetic activated cell sorting法により内在する生殖細胞を取り除くことができる。ここで、卵巣体細胞を採取するため卵巣は胎仔由来のものが好ましい。マウスの場合であれば、例えば、胎齢(「胚齢」ともいう)12.5日のマウス胎仔由来の生殖巣(卵巣)を使用することができる。また、当業者であれば、本開示及び当該技術分野における技術常識から、由来する動物種により適宜好ましい時期の生殖巣(卵巣)を選択することができる。 Specifically, for example, in the method of collecting somatic cells from an ovary, the ovary is surgically collected from a living body, and the somatic cells constituting the ovary can be dissociated by trypsin treatment or the like. In addition, at this time, it is preferable to remove germ cells endogenous to the living body-derived ovary. A method for removing endogenous germ cells from the ovaries can be performed by a known method. For example, endogenous germ cells can be removed by magnetic activated cell sorting using an anti-SSEA1 antibody or an anti-CD31 antibody. Here, the ovary is preferably derived from a fetus in order to collect ovarian somatic cells. In the case of mice, for example, gonads (ovaries) derived from mouse embryos of 12.5 days of embryonic age (also referred to as “embryonic age”) can be used. Moreover, a person skilled in the art can appropriately select a gonad (ovary) at a suitable time according to the derived animal species based on the present disclosure and common technical knowledge in the relevant technical field.
凝集塊形成工程において、導入工程後の多能性幹細胞、EpiLCs及び始原生殖細胞からなる群より選ばれる少なくとも1種の細胞、並びに卵巣体細胞を共培養することで、導入工程後の多能性幹細胞、EpiLCs及び始原生殖細胞からなる群より選ばれる少なくとも1種の細胞、並びに卵巣体細胞からなる凝集塊が形成させることが好ましい。 In the aggregate formation step, by co-cultivating at least one cell selected from the group consisting of pluripotent stem cells, EpiLCs and primordial germ cells after the introduction step, and ovarian somatic cells, pluripotency after the introduction step It is preferable to form an aggregate consisting of at least one cell selected from the group consisting of stem cells, EpiLCs and primordial germ cells, and ovarian somatic cells.
導入工程後の多能性幹細胞、EpiLCs及び始原生殖細胞からなる群より選ばれる少なくとも1種の細胞、並びに卵巣体細胞からなる凝集塊を作製する方法は、例えば、後述する実施例に示すように、10%ウシ胎児血清(FCS)、150μMのアスコルビン酸、1×Glutamax、1×ペニシリン/ストレプトマイシン及び55μMのメルカプトエタノールを添加したS10培地(StemPro(登録商標)-34 SFM、ライフテクノロジーズ社製)中で、導入工程後の多能性幹細胞、EpiLCs及び始原生殖細胞からなる群より選ばれる少なくとも1種の細胞と卵巣体細胞とを混合及び凝集させて培養することで実施することができる。なお、卵母細胞形成遺伝子の発現が発現誘導物質の存在により誘導されるように制御されている場合には、培地に上記発現誘導物質を添加して、卵母細胞形成遺伝子が発現している状態で培養する。培養には低吸着の培養皿(例えば、細胞低接着U底96ウェルプレート等)を用いることが好ましい。 A method for producing an aggregate consisting of at least one cell selected from the group consisting of pluripotent stem cells, EpiLCs and primordial germ cells after the introduction step, and ovarian somatic cells is, for example, as shown in the examples below. , S10 medium (StemPro®-34 SFM, Life Technologies) supplemented with 10% fetal calf serum (FCS), 150 μM ascorbic acid, 1×Glutamax, 1× penicillin/streptomycin and 55 μM mercaptoethanol , at least one cell selected from the group consisting of pluripotent stem cells, EpiLCs and primordial germ cells after the introduction step and ovarian somatic cells are mixed, aggregated and cultured. When the expression of the oocyte-forming gene is controlled to be induced by the presence of an expression-inducing substance, the expression-inducing substance is added to the medium to express the oocyte-forming gene. cultivated in a state It is preferable to use a low-adsorption culture dish (for example, low cell-adhesion U-bottom 96-well plate, etc.) for the culture.
マウスの場合であれば、例えば、凝集塊を作製するための培養期間を2日以上3日以下程度とすることができ、2日が好ましい。また、当業者であれば、由来する動物種により適宜好ましい培養期間を設定することができる。 In the case of mice, for example, the culture period for producing aggregates can be about 2 days or more and 3 days or less, preferably 2 days. Moreover, a person skilled in the art can appropriately set a preferable culture period depending on the derived animal species.
また、導入工程後の多能性幹細胞、EpiLCs及び始原生殖細胞からなる群より選ばれる少なくとも1種の細胞と卵巣体細胞との混合時の割合は、作製された凝集塊が成熟卵胞を形成する限りにおいて限定されないが、例えばマウスの場合においては、導入工程後の多能性幹細胞、EpiLCs及び始原生殖細胞からなる群より選ばれる少なくとも1種の細胞と卵巣体細胞との細胞数の比を、約2:1とすることが好ましい。 In addition, the ratio of at least one cell selected from the group consisting of pluripotent stem cells, EpiLCs and primordial germ cells after the introduction step and ovarian somatic cells when mixed is such that the produced aggregates form mature follicles. Although not limited as far as possible, for example, in the case of mice, the ratio of the cell number of at least one cell selected from the group consisting of pluripotent stem cells, EpiLCs and primordial germ cells after the introduction step to ovarian somatic cells is A ratio of about 2:1 is preferred.
また、導入工程後の多能性幹細胞、EpiLCs及び始原生殖細胞からなる群より選ばれる少なくとも1種の細胞や卵巣体細胞、又は、卵巣体細胞を含む卵巣は、凍結保存したものを用いることもできる。凍結保存方法は、公知の方法により行うことができる。例えば、導入工程後の多能性幹細胞、EpiLCs及び始原生殖細胞からなる群より選ばれる少なくとも1種の細胞や卵巣体細胞の凍結保存は10%DMSO溶液や市販の凍結剤(セルバンカー(登録商標)等)を用いた緩慢凍結法等により行うことができる。 In addition, at least one cell selected from the group consisting of pluripotent stem cells, EpiLCs and primordial germ cells after the introduction step, ovarian somatic cells, or ovaries containing ovarian somatic cells may be cryopreserved. can. The cryopreservation method can be performed by a known method. For example, cryopreservation of at least one cell selected from the group consisting of pluripotent stem cells, EpiLCs and primordial germ cells after the introduction step and ovarian somatic cells can be performed in a 10% DMSO solution or a commercially available freezing agent (Cellbanker (registered trademark) ), etc.).
なお、本実施形態の成熟卵母細胞の作製方法で使用される卵巣体細胞は、凝集塊を構成する多能性幹細胞、EpiLCs及び始原生殖細胞からなる群より選ばれる少なくとも1種の細胞と同一種の哺乳動物に由来するものであっても、異なる種の哺乳動物に由来するものであってもよいが、同一種の哺乳動物に由来するものを用いることが好ましい。哺乳動物としては、上記卵母細胞への分化能を有する細胞の説明において例示されたものと同様のものが挙げられる。 Note that the ovarian somatic cells used in the method for producing mature oocytes of the present embodiment are the same as at least one cell selected from the group consisting of pluripotent stem cells, EpiLCs, and primordial germ cells that constitute aggregates. It may be derived from one kind of mammal or from a different species of mammal, but it is preferable to use one derived from the same species of mammal. Examples of mammals include those exemplified in the above description of cells capable of differentiating into oocytes.
本実施形態の成熟卵母細胞の作製方法は、上記導入工程の後であって、上記凝集塊形成工程の前に、任意の工程を含んでもよい。任意の工程としては、上記「未成熟卵母細胞の誘導方法」に記載の増殖工程、選択工程等が挙げられる。 The method for producing mature oocytes of the present embodiment may include any step after the introduction step and before the aggregate formation step. Optional steps include the proliferation step, selection step, and the like described in the above-mentioned “method for inducing immature oocytes”.
[培養工程]
また、本実施形態の成熟卵母細胞の作製方法は、上記凝集塊形成工程の後に、培養工程を含むことができる。
[Culturing process]
In addition, the method for producing mature oocytes of the present embodiment can include a culture step after the aggregate formation step.
培養工程では、上記凝集塊形成工程後の凝集塊をコラーゲン膜上に移し、培養することが好ましい。 In the culturing step, it is preferable to transfer the aggregates after the aggregate formation step onto a collagen membrane and culture them.
培養条件としては、凝集塊を培養する公知の条件で行なうことができる。具体的には、例えば、培養温度は30℃以上37℃以下程度とすることができる。培養期間は、マウスの場合には、7日以上35日以下程度とすることができ、8日以上30日以下程度とすることができる。また、当業者であれば、由来する動物種により適宜好ましい培養期間を設定することができる。 As culture conditions, known conditions for culturing aggregates can be used. Specifically, for example, the culture temperature can be about 30° C. or higher and 37° C. or lower. In the case of mice, the culture period can be about 7 days or more and 35 days or less, and can be about 8 days or more and 30 days or less. Moreover, a person skilled in the art can appropriately set a preferable culture period depending on the derived animal species.
培養工程で用いられる培地としては、上記増殖工程で増殖用培地として例示されたものを使用することができる。なお、卵母細胞形成遺伝子の発現が発現誘導物質の存在により誘導されるように制御されている場合には、培地に上記発現誘導物質を添加して、細胞内で卵母細胞形成遺伝子が発現している状態で培養する。 As the medium used in the culture step, those exemplified as growth media in the growth step can be used. In addition, when the expression of the oocyte-forming gene is controlled to be induced by the presence of an expression-inducing substance, the expression-inducing substance is added to the medium, and the oocyte-forming gene is expressed in the cells. Cultivate in a state where
培養工程後の凝集塊は、2次卵胞構造を有し、卵母細胞を多層化した顆粒膜細胞が取り囲んでおり、さらに、多層化した顆粒膜細胞を取り囲む卵胞膜(theca folic)が形成され、卵胞膜の内側(theca interna)を構成している莢膜細胞(theca cell)が黄体化ホルモン受容体(luterinzing hormone receptor)を、顆粒膜細胞は卵胞刺激ホルモン受容体(follicle stimulating hormone receptor)を発現している。 Agglomerates after the culturing step have a secondary follicle structure, the oocyte is surrounded by multilayered granulosa cells, and further the theca folic surrounding the multilayered granulosa cells is formed. The theca cells that make up the theca interna of the follicle have a luteinizing hormone receptor, and the granulosa cells have a follicle stimulating hormone receptor. It is expressed.
次いで、培養工程で得られた卵胞を非特許文献1に記載の方法を用いて培養することで、成熟卵母細胞を作製することができる。成熟卵母細胞を得るまでの工程を成長工程と成熟工程とに分けることができる。
Next, by culturing the follicles obtained in the culture step using the method described in
[成長工程]
成長工程では、培養工程で得られた卵胞を個々の卵胞に単離して、成長用培地を用いて培養する。
[Growth process]
In the growth step, the follicles obtained in the culture step are isolated into individual follicles and cultured using a growth medium.
培養条件としては、非特許文献1に記載の条件で行なうことができる。具体的には、例えば、培養温度は30℃以上37℃以下程度とすることができる。培養期間は、マウスの場合には、7日以上15日以下程度とすることができ、8日以上13日以下程度とすることができる。また、当業者であれば、由来する動物種により適宜好ましい培養期間を設定することができる。
As culture conditions, the conditions described in
成長用培地しては、非特許文献1に記載の組成の培地を用いることができる。具体的には、例えば、マウスの場合には、培養開始から2日間は、5%ウシ胎児血清(FCS)、2%ポリビニルピロリドン(ここまでSigma社製)、150μMのアスコルビン酸、1×GlutaMAX、1×ペニシリン/ストレプトマイシン、100μMの2-メルカプトエタノール、55μg/mLのピルビン酸ナトリウム(ここまでナカライテスク社製)、0.1IU/mLの卵胞刺激ホルモン(フォリスチム(登録商標)、MSD社製)、15ng/mLのBMP15(Bone morphogenetic protein 15)、及び15ng/mLのGDF9(Growth differentiation factor 9)(ここまでR&D Systems社製)を含有するα-MEMを用いて卵胞を培養する。次いで、培養開始から2日目に上記組成のうちBMP15及びGDF9を除いたα-MEMに交換して、0.1%のTypeIVコラゲナーゼ(MP Biomedicals社製)中で卵胞をインキュベートする。次いで、5%FCS含有α-MEMで数回洗浄した後、卵胞を上記組成のうちBMP15及びGDF9を除いたα-MEMを用いて培養開始から11日目まで培養する。
As a growth medium, a medium having the composition described in
成長工程後の卵胞は、胞状卵胞構造を有し、卵核胞期の卵を有する卵丘卵母細胞複合体を形成している。 The follicle after the growth process has an antral follicle structure and forms a cumulus-oocyte complex with the nucleus-vesicle-stage egg.
[成熟工程]
成熟工程では、成長工程で得られた卵胞を、成熟用培地を用いて培養する。
[Maturation process]
In the maturation step, the follicles obtained in the growth step are cultured using a maturation medium.
培養条件としては、非特許文献1に記載の条件で行なうことができる。具体的には、例えば、培養温度は30℃以上37℃以下程度とすることができる。培養期間は、マウスの場合には、7日以上15日以下程度とすることができ、8日以上13日以下程度とすることができる。また、当業者であれば、由来する動物種により適宜好ましい培養期間を設定することができる。
As culture conditions, the conditions described in
成熟用培地しては、非特許文献1に記載の組成の培地を用いることができる。具体的には、例えば、マウスの場合には、5%FCS、25μg/mLのピルビン酸ナトリウム、1×ペニシリン/ストレプトマイシン、0.1IU/mLの卵胞刺激ホルモン、4ngのEGF(Epidermal Growth Factor)、及び1.2IU/mLのhCG(Human chorionic gonadotropin、略称:ゴナドトロピン、ASKA社製)を含有するα-MEMが挙げられる。
As a maturation medium, a medium having the composition described in
成熟工程後の卵胞は、第2減数分裂中期の卵(2次卵母細胞)まで成熟している。
第2減数分裂中期の卵(2次卵母細胞)であることは、例えば、顕微鏡等を用いた目視により第一極体の放出を指標に評価することができる。
The follicle after the maturation process has matured to the second meiotic metaphase egg (secondary oocyte).
Whether the egg is in the second meiotic metaphase (secondary oocyte) can be evaluated, for example, by visual observation using a microscope or the like, using the release of the first polar body as an index.
得られた成熟卵母細胞(2次卵母細胞)は、不妊治療に好適に用いられる。すなわち、一実施形態において、本発明は、上記方法で得られた成熟卵母細胞を用いる、不妊治療方法を提供する。
また、本実施形態の成熟卵母細胞の作製方法を用いて得られた成熟卵母細胞は、産業動物の効率的な育種、希少動物の繁殖のために好適に用いられる。すなわち、一実施形態において、本発明は、上記方法で得られた成熟卵母細胞を用いる、産業動物の育種方法又は希少動物の繁殖方法を提供する。
なお、上記適用対象となる動物としては、哺乳動物が好ましい。哺乳動物としては、上記に例示されたものと同様のものが挙げられる。
また、本実施形態の成熟卵母細胞の作製方法を用いて得られた成熟卵母細胞は、不妊原因の究明、閉経疾患のメカニズム解明に役立てることができる。
The obtained matured oocytes (secondary oocytes) are preferably used for infertility treatment. That is, in one embodiment, the present invention provides a method of treating infertility using mature oocytes obtained by the above method.
In addition, mature oocytes obtained using the method for producing mature oocytes of the present embodiment are suitably used for efficient breeding of industrial animals and breeding of rare animals. That is, in one embodiment, the present invention provides a method for breeding industrial animals or a method for breeding rare animals using mature oocytes obtained by the above method.
It should be noted that mammals are preferable as animals to which the above-mentioned application is applied. Mammals include those similar to those exemplified above.
In addition, mature oocytes obtained using the method for producing mature oocytes of the present embodiment can be used to investigate the causes of infertility and to elucidate the mechanisms of menopausal diseases.
以下、実施例により本発明を説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。 EXAMPLES The present invention will be described below with reference to examples, but the present invention is not limited to the following examples.
[実施例1]
(ベクターの構築)
CAGプロモーター及び不安定化ドメイン(DD)をCAG-DD-hTFAP2Cプラスミド(参考文献6:「Kobayashi T et al., “Principles of early human development and germ cell program from conserved model systems.”, Nature, Vol. 546, No. 7658, p416-420, 2017.」)からクローニングし、従来から使用しているPiggyBACベクター(参考文献7:「Shimamoto S et al., “Hypoxia induces the dormant state in oocytes through expression of Foxo3”, PNAS, https://doi.org/10.1073/pnas.1817223116, 2019.」)に挿入して、PB-CAG-DDベクターを作製した。次いで、FIGLA、NOBOX、SOHLH1、LHX8、SUB1、STAT3、TBPL2及びDYNLL1の8つの遺伝子のcDNAを受精後13.5日齢の雌マウス卵巣のcDNAから増幅し、インフュージョンHDクローニングキット(タカラバイオ社製)を用いて、PB-CAG-DDベクターにクローニングした。各cDNAの増幅は、メーカーのプロトコルに従い、KOD Fx Neo又はKOD Plus Neo DNAポリメラーゼ(TOYOBO社製)を用いて、PCRによって行った。
[Example 1]
(Vector construction)
The CAG promoter and destabilization domain (DD) were transferred to the CAG-DD-hTFAP2C plasmid (Reference 6: “Kobayashi T et al., “Principles of early human development and germ cell program from conserved model systems.”, Nature, Vol. 546, No. 7658, p416-420, 2017.”) and the conventionally used PiggyBAC vector (Reference 7: “Shimamoto S et al., “Hypoxia induces the dormant state in oocytes through expression of Foxo3 ”, PNAS, https://doi.org/10.1073/pnas.1817223116, 2019.”) to create a PB-CAG-DD vector. Next, the cDNAs of the eight genes of FIGLA, NOBOX, SOHLH1, LHX8, SUB1, STAT3, TBPL2 and DYNLL1 were amplified from the cDNA of 13.5-day-old female mouse ovary after fertilization, and the Infusion HD Cloning Kit (Takara Bio Inc.) was used. (manufactured) and cloned into the PB-CAG-DD vector. Amplification of each cDNA was performed by PCR using KOD Fx Neo or KOD Plus Neo DNA polymerase (manufactured by TOYOBO) according to the manufacturer's protocol.
(ベクターのトランスフェクション)
ES細胞は、予め、フィーダー細胞を用いずに、2i及びLIFを添加した無血清培地で維持培養しておいた(上記参考文献3参照)。また、未成熟卵母細胞及び成熟卵母細胞への分化をモニターできるように、生殖細胞系列の重要な決定因子であるBlimp1の発現制御下の黄色蛍光タンパク質(YFP)のバリアントであるmVenus(membrane-targeted Venus)をコードする遺伝子、生殖細胞及び卵母細胞マーカーであるStellaの発現制御下の改良されたシアン蛍光タンパク質(Enhanced cyan fluorescent protein;ECFP)をコードする遺伝子、並びに、活性化(成熟)卵母細胞マーカーであるNucleoplasmin 2(Npm2)の発現制御下の赤色蛍光タンパク質mCherry(membrane-targeted Cherry)をコードする遺伝子が染色体上に挿入されているマウスES細胞(Blimp1-mVenus:Stella-ECFP:Npm2-mCherry(BVSCNmC))を用いた。構築した8つの遺伝子を含むPB-CAG-DDベクターをLipofectamine 2000によってhyperactive PBase(hypBase)プラスミドと同時にトランスフェクションした。2i及びLIFを添加した無血清培地で5日間ピューロマイシン選択後に単一コロニーを増殖させた。
(Vector transfection)
ES cells were maintained and cultured in advance in a serum-free medium supplemented with 2i and LIF without using feeder cells (see
(未成熟卵母細胞への分化誘導)
次いで、10%ウシ胎児血清(FCS)、150μMのアスコルビン酸、1×Glutamax、1×ペニシリン/ストレプトマイシン及び55μMのメルカプトエタノールを添加したS10培地(StemPro(登録商標)-34 SFM、ライフテクノロジーズ社製)に0.5μMのShield1(クロンテック社製)を混合した培地(以下、「卵母細胞分化誘導培地」と称する)を分注した細胞低接着U底96ウェルプレートに1×105個のES細胞を移し、5日間培養して未成熟卵母細胞に分化誘導させた。共焦点顕微鏡(Carl Zeiss社製、型番:Zeiss LSM 700)下で観察した結果を図1に示す。図1において、「卵母細胞形成遺伝子」とは、FIGLA、NOBOX、SOHLH1、LHX8、SUB1、STAT3、TBPL2及びDYNLL1の8つの遺伝子を示す。「卵母細胞形成遺伝子発現OFF」はShield1を含む培地の添加前の細胞であり、「卵母細胞形成遺伝子発現ON」はShield1を含む培地の添加し5日間培養した後の細胞である。
(Differentiation induction into immature oocytes)
Then, S10 medium supplemented with 10% fetal calf serum (FCS), 150 μM ascorbic acid, 1×Glutamax, 1× penicillin/streptomycin and 55 μM mercaptoethanol (StemPro (registered trademark)-34 SFM, manufactured by Life Technologies) 1×10 5 ES cells were dispensed into a low-adhesion U-bottom 96-well plate containing a mixture of 0.5 μM Shield1 (manufactured by Clontech) (hereinafter referred to as “oocyte differentiation induction medium”). were transferred and cultured for 5 days to induce differentiation into immature oocytes. FIG. 1 shows the results of observation under a confocal microscope (manufactured by Carl Zeiss, model number: Zeiss LSM 700). In FIG. 1, the term "oocyte-forming genes" refers to eight genes of FIGLA, NOBOX, SOHLH1, LHX8, SUB1, STAT3, TBPL2 and DYNLL1. "Oocyteigenic gene expression OFF" refers to cells before addition of medium containing Shield1, and "Oocyteigenic gene expression ON" refers to cells after addition of medium containing Shield1 and culturing for 5 days.
図1から、卵母細胞形成遺伝子の発現がOFFである細胞では、コロニーを形成しており、Stellaの発現制御下で発現されるECFP(Stella-ECFP)の蛍光がほとんど見られなかった。これに対して、卵母細胞形成遺伝子の発現がONである細胞では、細胞同士がバラバラに存在し、Stella-ECFPの強い蛍光が検出され、未成熟卵母細胞に分化誘導されたことが示唆された。 From FIG. 1, the cells in which the expression of the oocyte formation gene is OFF formed colonies, and almost no fluorescence of ECFP (Stella-ECFP) expressed under the expression control of Stella was observed. In contrast, in cells in which the expression of the oocyte-forming gene is ON, the cells exist separately, and the strong fluorescence of Stella-ECFP was detected, suggesting that they were induced to differentiate into immature oocytes. was done.
(成熟卵母細胞の作製)
次いで、トランスフェクション後、5日間培養し、ピューロマイシンで選択した、単一コロニーのES細胞(1×105個)を上記卵母細胞分化誘導培地で、3×104個の受精後12.5日齢の雌マウス由来の卵巣体細胞と混合して凝集塊を作製して2日間培養した。卵巣体細胞は、予め、非特許文献1等に記載の方法を用いて、受精後12.5日齢の雌マウスから卵巣を摘出して、当該卵巣から単離されたものを使用した。また、次いで、該凝集塊をトランスウェル-COL膜(Coaster社製)上に移して、上記卵母細胞分化誘導培地で28日間培養した。培養開始から2、6、8、10及び12日目の凝集塊での各マーカーの発現を共焦点顕微鏡(Carl Zeiss社製、型番:Zeiss LSM 700)下で観察した結果を図2に示す。図2において、上段では、生殖細胞及び卵母細胞マーカーであるStella-ECFPの蛍光により、卵母細胞を可視化した。下段では、活性化(成熟)卵母細胞マーカーであるNucleoplasmin 2(Npm2)の発現制御下に発現させている赤色蛍光タンパク質mCherry(Npm2-mCherry)の蛍光により、卵母細胞を可視化した。
(Preparation of mature oocytes)
Then, after culturing for 5 days after transfection, a single colony of ES cells (1×10 5 cells) selected with puromycin was fertilized with 3×10 4 cells after fertilization with the above-mentioned oocyte differentiation medium. Aggregates were prepared by mixing with 5-day-old female mouse-derived ovarian somatic cells and cultured for 2 days. Ovarian somatic cells were previously isolated from the ovaries obtained by removing the ovaries from 12.5-day-old female mice after fertilization using the method described in
図2から、培養期間を通して、細胞においてStella-ECFPの蛍光は継続して観察された。一方、培養開始から8日目には、Npm2-mCherryの蛍光が観察され(図2中の「Day8」下段の矢印参照)、卵母細胞の成熟が進んでいることが示された。
From FIG. 2, the fluorescence of Stella-ECFP was continuously observed in the cells throughout the culture period. On the other hand, Npm2-mCherry fluorescence was observed on
また、培養開始から28日目に、個々の卵胞を先鋭化タングステン針を用いて手動で単離した。単離された卵胞は、2次卵胞構造を有していた。該卵胞を非特許文献1に記載の「in vitro成長期間」及び「in vitro成熟期間」における培養条件下で培養することで、胞状卵胞を経て第2減数分裂中期卵へと成熟させた。
Individual follicles were also manually isolated using a sharpened tungsten needle on day 28 of culture. The isolated follicles had secondary follicular structures. By culturing the follicles under the culture conditions in the "in vitro growth period" and "in vitro maturation period" described in
[実施例2]
マウスiPS細胞を用いて、ES細胞と同様に卵母細胞への分化誘導について検討した。
[Example 2]
Using mouse iPS cells, the induction of differentiation into oocytes was examined in the same manner as ES cells.
(ベクターのトランスフェクション)
iPS細胞は、非特許文献1の論文において樹立されたウイルスバスターにより作製されたマウスBVSC iPS細胞を用いた。実施例1において構築した5つの遺伝子を含むPB-CAG-DDベクターをLipofectamine 2000によってhyperactive PBase(hypBase)プラスミドと同時にマウスBVSC iPS細胞にトランスフェクションした。2i及びLIFを添加した無血清培地で5日間ピューロマイシン選択後に単一コロニーを増殖させた。
(Vector transfection)
Mouse BVSC iPS cells produced by the virus buster established in the paper of
(未成熟卵母細胞への分化誘導)
ベクターをトランスフェクションしたiPS細胞を、実施例1と同様の方法を用いて、5日間培養して未成熟卵母細胞に分化誘導させた。
(Differentiation induction into immature oocytes)
The vector-transfected iPS cells were cultured for 5 days in the same manner as in Example 1 to induce differentiation into immature oocytes.
(成熟卵母細胞の作製)
次いで、トランスフェクション後、5日間培養し、ピューロマイシンで選択した、iPS細胞(1×105個)を上記卵母細胞分化誘導培地で、3×104個の受精後12.5日齢の雌マウス由来の卵巣体細胞と混合して凝集塊を作製して2日間培養した。次いで、該凝集塊をトランスウェル-COL膜(Coaster社製)上に移して、上記卵母細胞分化誘導培地で21日間培養した。培養開始から21日目の凝集塊でのStella-ECFPの発現を共焦点顕微鏡(Carl Zeiss社製、型番:Zeiss LSM 700)下で観察した結果を図3に示す。図3において、左側の像は明視野像であり、右側の像は生殖細胞及び卵母細胞マーカーであるStella-ECFPの蛍光により、卵母細胞を可視化した蛍光像である。
(Preparation of mature oocytes)
Then, after the transfection, cultured for 5 days, puromycin-selected iPS cells (1×10 5 cells) were placed in the above-mentioned oocyte differentiation induction medium, and 3×10 4 cells of 12.5 days old after fertilization. Aggregates were prepared by mixing with female mouse-derived ovary somatic cells and cultured for 2 days. The aggregates were then transferred onto a Transwell-COL membrane (manufactured by Coaster) and cultured for 21 days in the above oocyte differentiation medium. Fig. 3 shows the results of observing the expression of Stella-ECFP in aggregates on day 21 from the start of culture under a confocal microscope (manufactured by Carl Zeiss, model number: Zeiss LSM 700). In FIG. 3, the image on the left is a bright-field image, and the image on the right is a fluorescence image in which oocytes are visualized by the fluorescence of Stella-ECFP, which is a germ cell and oocyte marker.
図3から、培養開始から21日目の細胞においてStella-ECFPの蛍光が観察された。このことから、iPS細胞においてもES細胞と同様に卵母細胞へ分化誘導できたことが確認された。 From FIG. 3, the fluorescence of Stella-ECFP was observed in the cells on the 21st day after the start of culture. From this, it was confirmed that iPS cells could also be induced to differentiate into oocytes in the same manner as ES cells.
[実施例3]
(卵母細胞形成遺伝子中の重要因子の同定)
卵母細胞形成遺伝子のうち重要因子である遺伝子を同定するために、図4の左の図に記載の遺伝子の組み合わせとなるように、実施例1と同様の方法を用いて、合計26種類のベクターを構築した。次いで、実施例1と同様の方法を用いて、マウスES細胞(Blimp1-mVenus:Stella-ECFP:Npm2-mCherry(BVSCNmC))に各ベクターをトランスフェクションした。トランスフェクション後のES細胞を、実施例1と同様の方法を用いて、5日間培養して未成熟卵母細胞に分化誘導させた。次いで、トランスフェクション後、5日間培養し、ピューロマイシンで選択した、単一細胞由来のES細胞(1×105個)を上記卵母細胞分化誘導培地で、3×104個の受精後12.5日齢の雌マウス由来の卵巣体細胞と混合して凝集塊を作製して2日間培養した。次いで、得られた凝集塊を実施例1と同様の方法を用いて、21日間培養した。培養後の細胞について、各細胞株から形成された卵母細胞の数を計測した。さらに、Stella遺伝子の下流に発現させている青色蛍光タンパク質CFPの蛍光面積から算出された、卵母細胞の面積を算出した。これらの結果を図4に示す。
[Example 3]
(Identification of key factors in oocyte formation genes)
In order to identify genes that are important factors among oocyte formation genes, a total of 26 types of genes were combined using the same method as in Example 1 so as to obtain the combinations of genes shown in the left diagram of FIG. A vector was constructed. Then, using the same method as in Example 1, mouse ES cells (Blimp1-mVenus: Stella-ECFP: Npm2-mCherry (BVSCNmC)) were transfected with each vector. Using the same method as in Example 1, the transfected ES cells were cultured for 5 days to induce differentiation into immature oocytes. Then, after culturing for 5 days after transfection, single-cell-derived ES cells (1×10 5 cells) selected with puromycin were fertilized with 3×10 4 cells after fertilization. Aggregates were prepared by mixing with ovarian somatic cells derived from 5-day-old female mice and cultured for 2 days. Then, the obtained aggregates were cultured for 21 days using the same method as in Example 1. After culture, the number of oocytes formed from each cell line was counted. Furthermore, the oocyte area was calculated from the fluorescence area of the blue fluorescent protein CFP expressed downstream of the Stella gene. These results are shown in FIG.
図4から、卵母細胞形成遺伝子のうち、FIGLA、NOBOX、LHX8及びTBPL2からなる4種類の遺伝子が多能性幹細胞から未成熟卵母細胞への分化誘導及び卵母細胞の成熟に重要な因子であることが明らかとなった。また、FIGLA、NOBOX、LHX8及びTBPL2からなる4種類の遺伝子に加えて、STAT3遺伝子を導入することで、卵母細胞の形成効率がより向上することが明らかとなった。 From FIG. 4, among the oocyte formation genes, four genes consisting of FIGLA, NOBOX, LHX8 and TBPL2 are important factors for induction of differentiation from pluripotent stem cells to immature oocytes and maturation of oocytes. It became clear that It was also revealed that the efficiency of oocyte formation was further improved by introducing the STAT3 gene in addition to the four types of genes, FIGLA, NOBOX, LHX8 and TBPL2.
本実施形態の未成熟卵母細胞の誘導方法によれば、従来よりも短期間の培養で簡便に多能性幹細胞等の卵母細胞への分化能を有する細胞から未成熟卵母細胞を誘導することができる。上記態様の成熟卵母細胞の作製方法によれば、従来よりも短期間の培養で簡便に多能性幹細胞等の卵母細胞への分化能を有する細胞から成熟卵母細胞を大量に作製することができる。 According to the method for inducing immature oocytes of the present embodiment, immature oocytes can be easily induced from cells having the ability to differentiate into oocytes such as pluripotent stem cells in a shorter period of culture than conventionally. can do. According to the method for producing mature oocytes of the above aspect, a large amount of mature oocytes are produced from cells having the ability to differentiate into oocytes such as pluripotent stem cells in a shorter period of culture than conventionally. be able to.
Claims (9)
前記導入後に、前記細胞を増殖させることと、
前記増殖後に、前記発現誘導物質を培地に添加し、前記遺伝子の発現を誘導することと、をさらに含む、請求項1~6のいずれか一項に記載の未成熟卵母細胞の誘導方法。 The expression of the gene is regulated so as to be induced by the presence of an expression inducer,
Proliferating said cells after said introduction;
The method for inducing immature oocytes according to any one of claims 1 to 6, further comprising adding the expression-inducing substance to the medium after the proliferation to induce the expression of the gene.
導入後の前記細胞及び卵巣体細胞を共培養することと、
を含む、成熟卵母細胞の作製方法。 Introducing four types of genes consisting of FIGLA, NOBOX, LHX8 and TBPL2, or their transcripts or expressed proteins into at least one cell selected from the group consisting of pluripotent stem cells, epiblast-like cells and primordial germ cells. and,
co-culturing the cells and ovarian somatic cells after introduction;
A method of producing a mature oocyte, comprising:
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